索膜结构以其轻质高强且可以跨越较大的跨度而应用越来越多,但目前对膜材料力学性能方面的研究尚少,特别是关于常用膜材料的主要力学性能指标如经纬向拉伸强度、弹性模量、泊松比的研究更少,有关索与膜材间摩擦问题的研究更不足,难以实现索膜结构的合理设计与施工,有时甚至造成工程事故。鉴于目前索膜结构研究中存在的这些问题,本文对膜材料主要力学性能指标及索膜间摩擦问题进行了研究,主要工作如下:　　 一、以聚酯纤维类涂层织物膜材为主要研究对象,对其单轴拉伸性能进行了系统研究。以试验和理论数值模拟相结合的方法得出膜材经向单轴拉伸的弹性强度、工程强度和弹性模量。首先对组成膜材的最基本单元-纱线进行拉伸试验,得到经向纱线和纬向纱线的本构关系曲线作为理论模拟的基础。再对由经纬向纱线编织而成的基布及膜材进行单轴拉伸试验,膜材、膜材对应的基布和经纬向纱线的试验分析发现纱线、基布与膜材经向拉伸曲线具有相似的特点,即断裂前有两个明显的转折点,转折点之前和之后都可以近似为直线段,曲线的这个特点反映了纱线、基布和膜材拉伸的三阶段特性。参考相关文献及试验纱线、基布和膜材的拉伸性能特点,提出从纱线到基布再到膜材的数值模拟思路。　　 二、从建筑膜材生产过程出发,参考纺织学中涂层织物的空间桁架模型建立了基布的三维有限元分析模型和膜材的二维有限元模型,应用通用有限元程序ABAQUS模拟纱线、基布、膜材的单轴拉伸试验过程,并通过试验曲线对比验证数值模拟的可行性和正确性,实现由纱线拉伸曲线得到基布单轴拉伸曲线,再由基布曲线预测膜材拉伸曲线的数值模拟过程。　　 三、参考国外膜材分级标准确定基布和膜材数值模拟分析的主要参数是纱线线密度和经纬向纱线密度。根据14种聚酯纤维膜材理论模拟曲线,给出单轴拉伸的弹性强度、工程强度和两阶段弹性模量。深入分析给出了通过纱线线密度、经纬向纱线密度预测弹性强度、工程强度及两阶段弹性模量的公式。　　 四、对膜材的另一物理性能指标——与索之间的摩擦系数进行了温度试验研究,在已完成的常温下索与膜材摩擦系数试验基础上,考虑索膜结构实际应用环境温度的差异,得到温度对索与膜材这两种材料间的摩擦系数的影响并最终确定-20℃～50℃索膜间的摩擦系数的取值范围主要在0.15～0.47。给出了-20℃～50℃摩擦系数与温度的拟合曲线,为方便工程应用,定义了温度影响系数并给出了计算公式。　　 五、对一个设有谷索的马鞍形索膜结构进行了参数分析,参数有谷索设计拉力、膜面初始预张力和膜刚度,分析表明并不是摩擦系数越大对结构越不利,对与谷索接触的膜面应力分析发现,与共享节点的常规分析方法相比,摩擦系数越小,与谷索接触的膜面单元的应力变化越大,设计时对这部分膜材的应力要放大一倍左右。因此虽然摩擦系数值未达到0.6,但外荷载较大时其对索力和膜面应力的影响仍需考虑。