褶皱膜的局部坐标系转置和刚度等效法分析

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2009, Vol. 37 ›› Issue (9): 18-23.

褶皱膜的局部坐标系转置和刚度等效法分析

赵冉¹ 魏德敏¹ 孙文波²

1. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室, 广东广州 510640; 2. 华南理工大学建筑设计研究院, 广东广州 510640

收稿日期:2008-09-27 修回日期:2009-02-26 出版日期:2009-09-25 发布日期:2009-09-25
通信作者: 赵冉（1982-），男，博士生，主要从事索膜结构、大跨度空间结构研究． E-mail:zhaoran1129@yahoo．com．cn
作者简介:赵冉（1982-），男，博士生，主要从事索膜结构、大跨度空间结构研究．
基金资助:
广东省自然科学基金资助项目（020940）

Method to Analyze Wrinkled Membranes by Using Local Coordinate Transpose and Equivalent Stiffness

Zhao Ran¹ Wei De-min¹ Sun Wen-bo²

1. State Key Laboratory of Sublropieal Building Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. Architectural Design and Research Institute, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China

Received:2008-09-27 Revised:2009-02-26 Online:2009-09-25 Published:2009-09-25
Contact: 赵冉（1982-），男，博士生，主要从事索膜结构、大跨度空间结构研究． E-mail:zhaoran1129@yahoo．com．cn
About author:赵冉（1982-），男，博士生，主要从事索膜结构、大跨度空间结构研究．
Supported by:
广东省自然科学基金资助项目（020940）

摘要/Abstract

摘要： 在对膜结构进行荷载分析时,单向受拉和松弛的膜单元会出现不符合实际受力情况的压应力,计算过程中应对它们进行褶皱处理.为此,文中提出了采用局部坐标系转置和刚度等效分析褶皱膜单元的新方法,并采用有限元软件Strand7及其开发程序Strand7API编制了相应的程序,最后用所编制的褶皱分析程序对典型膜结构在竖向荷载作用下的受力情况进行了全过程的实例分析.通过分析发现新方法经迭代计算可使褶皱单元的第二主应力基本为0,正确地处理了褶皱膜单元,并得到了膜结构在褶皱单元出现后的真实的荷载响应.

关键词: 褶皱, 膜结构, 有限元法, 局部坐标系转置, 等效刚度

Abstract:

In the load analysis of membrane structures,incorrect compressive stresses exist in one-way wrinkled and slack membranes,so that wrinkling analyses should be performed in the calculation process of the structures.This paper proposes a new method to analyze wrinkled membranes by using the local coordinate transpose and the equivalent stiffness,and presents the corresponding program based on the finite element software Strand7 and its application program interface Strand7API.The program is then used to analyze the whole-process response of a typical membrane structure under vertical loads. The results indicate that, after the iterative calculation, the proposed method makes the second principal stress basically be zero, correctly deals with wrinkled membranes, and helps to obtain the actual load responses of membranes after the emergence of wrinkles.

Key words: wrinkling, membrane structure, finite element method, local coordinate transpose, equivalent stiffness

赵冉魏德敏孙文波. 褶皱膜的局部坐标系转置和刚度等效法分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2009, 37(9): 18-23.

Zhao Ran Wei De-min Sun Wen-bo. Method to Analyze Wrinkled Membranes by Using Local Coordinate Transpose and Equivalent Stiffness[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2009, 37(9): 18-23.

[1]	严洪立, 黄林南, 高跃明, 等. 表面肌阻抗混合信号的盲源分离电特性提取方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(12): 142-150.
[2]	张喜德梁金志江佳霖. 中空玻璃板单向冷弯力学行为试验及数值研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2022, 50(1): 50-58, 68.
[3]	唐亮, 郑佳佳, 李文熙, 等. 人体腰椎生物力学模型及损伤参数敏感性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(9): 94-106.
[4]	黄文强, 李卫, 毛飞宇, 等. 面接触应力分布与磨损分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(8): 91-101.
[5]	吴素珍何卫东张迎辉. RV传动机构用转臂轴承的受力及接触特性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(6): 25-33.
[6]	叶君付紫昌熊犍. CMC/Tb-Eu 荧光性膜的结构与性能分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(8): 113-119.
[7]	刘永财鲍益东胡庆婉陈文亮. 一种改进大步长静力隐式有限元接触搜寻算法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(7): 136-144.
[8]	吴家鸣鲁宇帆廖华卢立桦. 三用工作船与平台桩柱侧碰时船体结构的动力响应分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(8): 92-102.
[9]	方燕飞何军黄平. 基于光弹实验与有限元法的涂层/基体接触应力分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(5): 103-109.
[10]	林腾蛟王清谢言潘丽吕和生. 湿式摩擦离合器带排扭矩预测及影响因素分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(3): 29-35.
[11]	黄健彰韩强. 梯度拉伸下锯齿型石墨烯褶皱的分子动力学模拟[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(6): 122-126,141.
[12]	韩强汪志钢张永强陶旭. 深海 S-lay 铺设大直径薄壁管道的奇异摄动分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(6): 116-121.
[13]	李明鸿万水蒋正文马磊. 波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算的初参数法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(2): 66-74.
[14]	张红邓汉国姚小虎龙谦. 夹层玻璃抗爆设计W-R法研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(11): 119-126.
[15]	李春雷韩强刘义捷肖栋梁. 螺旋曲杆中导波传播特性的有限元分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(8): 6-13,33.