匀速风场下膜结构的流固耦合分析

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21世纪膜结构已经运用于各中形式的建筑中,以其独特结构形式和优美的外部形态而受到许多建筑设计师的青睐,膜结构已经成为区别于传统建筑的一种新型建筑形式。膜结构可以分为充气膜结构和张拉膜结构,这两种结构形式受风荷载的影响都比较大,风荷载已经成为膜结构设计时的主要控制荷载。主要原因是在风荷载作用下膜结构会产生较大变形,这种变形又会反过来影响风荷载对膜结构的作用,这种相互影响称为流固耦合效应。本文主要对张拉膜结构和充气膜结构在风荷载作用下流固耦合效应的响应进行数值模拟分析。本文首先对鞍形张拉膜结构进行找形分析,利用软件的重启动功能在找形分析的基础上对鞍形张拉膜进行模态分析和流固耦合响应分析,得到膜面在流固耦合效应下的响应结果。对充气膜结构,本文直接给定初始形态的结构场和流体场的相关参数,对三种不同风速下膜面的流固耦合响应进行了分析,得到了不同风速下膜面响应的变化规律,并对响应结果进行了分析和总结。本文得到了张拉膜结构和充气膜结构在匀速风场下流固耦合效应的一些有意义的结论,可为膜结构的设计提供一些参考。
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