充气结构的试验研究及理论分析

论文摘要

膜结构近年来发展迅速,每年都有不少工程实例问世,它们样式各异,结构形式也有所不同。近年来气肋式充气膜结构作为后起之秀,在人们生活领域主要用于建造一些临时性的体育场馆、展览馆以及临时货仓等;在军事上更有其独特的应用领域,如应用于野战医院(急救站)、物质仓库、作战指挥所、临时性维修场地等各种军用帐篷等,这对提高后勤保障能力,增强部队战斗力具有重大意义。瑞典,法国,美国,英国等在军队上已经配备了气肋式充气帐篷。我国在这方面起步较晚,但发展速度较快。目前,我军已经研制出了低压气肋式充气帐篷,高压气肋式充气帐篷正在研制之中。虽然低压的样品已经研制出来,但气肋式充气结构的计算分析方法未见报道,计算分析理论还不成熟,处于起步阶段。本文针对充气结构的使用情况及特点,运用正位试验的方法,对充气梁及整体充气帐篷结构进行了足尺试验研究,通过对结构荷载——位移的全过程跟踪分析,并结合对结构的非线性有限元理论分析,探讨了结构的受力机理、薄弱位置、失稳现象及破坏机理,获得了结构的极限承载力。在此基础上,提出了结构的初步设计理论,为结构的安全使用提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 充气膜结构的分类
• 1.3 充气膜结构的发展现状
• 1.3.1 国外充气膜结构的研究发展现状
• 1.3.2 国内充气膜结构的研究发展现状
• 1.3.3 气肋式充气帐篷在军队上的应用现状及其特点
• 1.4 课题研究的背景
• 1.4.1 气肋式充气结构的研究现状
• 1.4.2 课题研究的意义和必要性
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第二章 充气梁及整体充气帐篷足尺正位试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 充气梁的足尺正位试验研究
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 试件一、二、三的设计
• 2.2.3 试验设备
• 2.2.4 加载程序及测点布置
• 2.2.5 试验步骤
• 2.2.6 试验结果分析
• 2.2.7 试验小结
• 2.3 充气帐篷整体结构的足尺正位试验研究
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 试件设计
• 2.3.3 试验设备
• 2.3.4 加载方式和加载制度
• 2.3.5 测点布置
• 2.3.6 试验结果
• 2.3.7 结论
• 2.4 充气结构的受力机理
• 2.5 本章小结
• 第三章 充气结构的有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元分析
• 3.2.1 有限元程序介绍
• 3.2.2 有限元分析过程
• 3.2.3 单元选择
• 3.2.4 建模
• 3.2.5 材料特性
• 3.2.6 非线性问题的分析和解决
• 3.2.7 加载与求解
• 3.3 利用ANSYS 对充气梁结构进行受力分析
• 3.3.1 建立有限元模型
• 3.3.2 施加荷载
• 3.3.3 结果分析
• 3.3.4 试验数据与有限元数据的比较分析
• 3.3.5 误差分析
• 3.4 利用ANSYS 对充气帐篷整体结构进行受力分析
• 3.4.1 建立有限元模型
• 3.4.2 荷载的施加
• 3.4.3 有限元分析结果及与试验结果的比较
• 3.4.4 误差分析
• 3.5 整体充气结构空间效应分析
• 3.5.1 充气帐篷各个气肋间协调工作分析
• 3.5.2 充气帐篷不同矢高的承载力比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 充气结构初步计算理论的探讨
• 4.1 概述
• 4.2 原理及公式推导
• 4.2.1 充气结构初始应力分析
• 4.2.2 充气弯曲结构分析
• 4.2.3 充气受压结构内力分析
• 4.2.4 充气结构受压弯时的内力分析
• 4.3 变形修正系数的取值
• 4.4 实用公式值、理论计算公式值以及试验值对比分析
• 4.4.1 实用公式简介
• 4.4.2 试验值对比分析
• 4.5 不同矢高的充气帐篷承载力分析
• 4.5.1 理论计算分析
• 4.5.2 理论分析值与有限元值以及试验值的对比分析
• 4.6 误差分析
• 4.7 本章小结
• 结论与展望
• 1 本文主要结论
• 2 对后续研究工作的展望和建议
• 参考文献
• 致谢