空間膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論

空間膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論1、膜結(jié)構(gòu)與膜材料1.1膜結(jié)構(gòu)概念、起源和發(fā)展膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure)，也即張拉膜結(jié)構(gòu)(TesionedMembraneStructure)，是依靠膜材自身的張拉力和特殊的幾何形狀而構(gòu)成的穩(wěn)定的承力體系。膜只能承受拉力而不能受壓和彎曲，其曲面穩(wěn)定性是依靠互反向的曲率來保障，因此需制作成凹凸的空間曲面，故習(xí)慣上又稱空間膜結(jié)構(gòu)。古老的膜結(jié)構(gòu)在公元前幾千年就已經(jīng)出現(xiàn)，最早是由天然枝條和獸皮搭成的帳篷(Pavilion)，然后發(fā)展到由鐵木和帆布制作成各種各樣的形狀。但是，從歐洲古羅馬帝國、中國漢朝時(shí)代到十九世紀(jì)末，膜結(jié)構(gòu)幾乎處于一個(gè)停滯發(fā)展的階段。直到第二次工業(yè)革命,化學(xué)工業(yè)和工程力學(xué)迅速發(fā)展，高分子合成材料技術(shù)得到大力改進(jìn)，膜材料擺脫茹毛飲血的狀況,現(xiàn)代膜結(jié)構(gòu)才開始蓬勃發(fā)展。另外，兩次世界大戰(zhàn)也加快了膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展。1917年美國蘭徹斯特建議利用新發(fā)明的電力鼓風(fēng)機(jī)將膜布吹脹，作野戰(zhàn)醫(yī)院，但沒有真正成為使用的產(chǎn)品。1946年，一位名為貝爾德的人為美國軍方做了一個(gè)直徑15m圓形充氣的雷達(dá)罩，由此而衍生出了新的膜結(jié)構(gòu)工業(yè)產(chǎn)業(yè)。最受人注目的是1967年FreiOtto設(shè)計(jì)的加拿大蒙特利爾博覽會(huì)上的西德館，其以輕質(zhì)透明有機(jī)織片作為頂部結(jié)構(gòu)，開了膜結(jié)構(gòu)商業(yè)化的先河。1970年日本大阪萬國博覽會(huì)上一座氣承式膜結(jié)構(gòu)的擬橢圓形美國館（尺寸140×83.5m），首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物，這是世界上第一個(gè)大跨度的膜結(jié)構(gòu)。以后，膜結(jié)構(gòu)象雨后春筍，迅速發(fā)展。膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展總是和膜材（MembraneMaterial）的進(jìn)步分不開的，下面先介紹膜材料。1.2膜材料的組成和分類通俗地講，膜材就是氟塑料表面涂層與織物布基按照特定的工藝粘合在一起的薄膜材料。常用的氟素材料涂層有PTFE（聚四氟乙烯）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PVC（聚氯乙烯）等?？椢锊蓟饕镁埘ラL絲（滌綸PES）和玻璃纖維有兩種。膜材的粘合就是將涂層與基材合二為一組成整體。建筑結(jié)構(gòu)所用的膜材大多是以壓延成型和涂刮成型的。所謂壓延成型，就是將選定的軟PVC經(jīng)塑煉后投入壓延機(jī)，按照所需厚度、寬度壓延成膜，立即與布基粘合，再經(jīng)過軋花、冷卻即可制得壓延膜材。而涂刮成型，則是將聚氯乙烯糊均勻地涂或刮在布基上，再加熱處理即可獲得涂刮膜材，普遍的是采用刮刀直接涂刮，也有采用輥式涂刮的。根據(jù)表面涂層(Coating)和織物基材(Layer)不同，膜材料分為三大類。（1）A類膜材是玻璃纖維布基上敷聚四氟乙烯樹脂(PTFE)，這種膜材的化學(xué)性能極其穩(wěn)定，露天使用壽命達(dá)25年以上，為不燃材料(通過A級(jí)防火測試)。(2)B類膜材料是玻璃纖維布基上敷硅酮涂層，由于膜材自身性能欠佳，現(xiàn)在基本不再使用。(3)C類型膜材料是聚酯長絲布基上涂聚氯乙烯樹脂(PVC)，這種膜材受自然條件如日曬雨淋等影響較大，一般使用壽命為10年至15年，是難燃材料（(通過B1級(jí)防火測試)。1.3膜材料的性質(zhì)膜作為繼木材、磚石、金屬、混凝土之后的第五代建筑結(jié)構(gòu)材料，具有顯著的自身特性。第一代木材和第三代鋼材拉壓性能均良好，第二代磚石和第四代混凝土則只具備良好的抗壓能力，作為第五代的膜材料則只能受拉，沒有承壓和抗彎曲能力，這是膜的最本質(zhì)的特征。具體地講，膜材的主要特征如下：（1）拉伸性能膜材的拉伸性能包括拉伸強(qiáng)度(TensionnStrength)、拉伸模量(ModulusofElasticity)和泊松比(Poisson’sRatio)三個(gè)力學(xué)指標(biāo)。膜材本身不能受壓也不能抗彎，但具有很高的拉伸強(qiáng)度，所以要使膜結(jié)構(gòu)正常工作就必須引入預(yù)拉力、并形成互反曲面。通常膜材料的拉伸強(qiáng)度都可達(dá)100MPa以上。模材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是非線性的，一般采用切線模量作為彈性模量，膜材的彈性膜量約為鋼的1/3左右。膜材的泊松比，即橫向變形特征，約為0.2左右。由于膜是雙向受力結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)必須以膜材的雙軸拉伸實(shí)驗(yàn)確定膜的彈性膜量及泊松比。（2）撕裂強(qiáng)度膜材是張拉結(jié)構(gòu)材料，其撕裂破壞比受拉破壞要嚴(yán)重很多，所以撕裂強(qiáng)度和抗撕裂性能非常重要。PVC涂覆聚酯長絲織物具有中等的撕裂強(qiáng)度，PTFE涂覆玻璃纖維的材料具有較高的撕裂強(qiáng)度。鍬貧（海3俱）正交異賊向性壞張拉私膜結(jié)構(gòu)曲互面需要經(jīng)揪向和緯向丹兩個(gè)主軸獨(dú)方向反向絲曲率來保壞證，一個(gè)虹方向的曲新率向下凹鋤，另一個(gè)明方向必須記向上凸。門傳統(tǒng)膜材信基材是由體經(jīng)腦﹑方緯向紗線飾編織而成抄，因而呈扣現(xiàn)很強(qiáng)的掀正交異性求性能，經(jīng)慚緯向變形纖能力相差遵達(dá)籮3-刻5刮倍之多。慕橋（透4寶）蠕變和畢松弛敏蠕變駐和松弛是歌膜材的另寶一個(gè)重要序特性，也乒是膜起皺拼和失效的矩重要原因隔，在裁剪低分析和加倆工時(shí)需要蛙考慮這個(gè)肉因素。聚亦酯長絲織假物在使用候的頭十年水里就會(huì)因牢為蠕變喪字失僑50礦%累的預(yù)張拉唱力，相反走，玻璃纖暖維織物要慘穩(wěn)定很多絕。饞開（蘭5陡）非力學(xué)犯性質(zhì)：安烤全方面的新性質(zhì)，如邁耐久性、慚防火性能檢、防雷性笛能等；非戰(zhàn)安全方面葛性質(zhì)，如遺隔音或音糕響性能、是自潔性能邀等等。憑由于個(gè)膜結(jié)構(gòu)的拳造型要求松和膜材自辦身特性的睬原因，膜槐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乳與其它結(jié)鐘構(gòu)有很大賽的不同。南膜結(jié)構(gòu)設(shè)匠計(jì)包括形廁狀確漏定惜(稱“蚊找寬形炒”響，萬Form剛Fin體ding適)遠(yuǎn)、荷載分灘析購(Loa鞭ding言Cas診eAn柏alys豎is淺)背和裁剪分叢析超(Cut先ting旅Pat潑tern寧)塌等三方面勿內(nèi)容，下艱面分別論映述。掩2庫快膜結(jié)構(gòu)的困形狀確定等如州2.1它侍形狀確定桌的概念串膜結(jié)疏構(gòu)的形狀睛確定問題褲就是確定香初始狀態(tài)樸的問題，觸在許多專毯著上被稱亮為己“肝找擴(kuò)形丟”習(xí)（惱Form化Fin慣din虛g侍）。膜結(jié)爪構(gòu)的形狀床確定問題攻有兩種類茅型：補(bǔ)驅(qū)（傘1選）給定預(yù)或應(yīng)力分布戒的形狀確鴿定問題：寺預(yù)先假定拆膜結(jié)構(gòu)中當(dāng)應(yīng)力的分密布情況，旁在根據(jù)受吳力合理或丈經(jīng)濟(jì)原則雕進(jìn)行分析擴(kuò)計(jì)算，以論得到膜的彈初始幾何聯(lián)狀態(tài)。鬼毅（鋼2察）給定幾昌何邊界條菊件的形狀邀確定問題蟻：預(yù)先確廈定膜結(jié)構(gòu)偽的幾何邊位界條件，鄉(xiāng)然后計(jì)算圾分析預(yù)應(yīng)墳力分布和燥空間形狀討。染肥皂原泡就是最紋合理的自方然找形的啦膜結(jié)構(gòu)。彈最初的找留形正是通金過皂膜比廈擬來進(jìn)行勸，后來發(fā)袖展到用其綠他彈性材折料做模型筒，通過測蒙量模型的朵空間坐標(biāo)餓來確定形架狀，對(duì)于估簡單的外粘形也可以挽用幾何分洽析法來確拆定，膜結(jié)準(zhǔn)構(gòu)找形技除術(shù)的真正晌發(fā)展來自敞計(jì)算機(jī)有韻限元分析撞方法的發(fā)辨展。為了閘尋求膜結(jié)佩構(gòu)的合理訴的幾何外見形，需要擱通過計(jì)算挨機(jī)的多次次迭代才能汽得到。佳常用牧的計(jì)算機(jī)厲找形方法光有：力密懲度法、動(dòng)透力松弛法毯、有限元估法。舒和臥2.算2污力密度法番索網(wǎng)效結(jié)構(gòu)中拉已力與索長妹度的比值牢定義為力柜密度它（敘Forc櫻eDe罵nsit群y系）。力密封度法熱（暗Forc阿eDe閘nsit頸yMe倉tho簽d子）是膛由菜Link拉witz憤牙及挺Sch秒e鳥k拜提出來的鹿，原先只旁是用于索疑網(wǎng)結(jié)構(gòu)的拔找形，將霸膜離散為獵等代索網(wǎng)垃，后來，侮該方法被新用于膜結(jié)貝構(gòu)的找形低。把等代蠶為索的膜農(nóng)結(jié)構(gòu)看成述是由索段唱通過結(jié)點(diǎn)測相連而成街，通過指蝴定索段的敏力密度，乞建立并求消解結(jié)點(diǎn)的趣平衡方程蛇，可得各婆自由結(jié)點(diǎn)敗的坐標(biāo)。去不同慰的力密度劣值，對(duì)應(yīng)鳳不同的外納形。當(dāng)外瀉形符合要率求時(shí)，由禮相應(yīng)的力脹密度即可烈求得相應(yīng)恢的預(yù)應(yīng)力釘分布值。族力密度法浴也可以用置于求解最居小曲面，攜最小曲面王時(shí)膜內(nèi)應(yīng)處力處處相而等，肥皂蹈膜就是最依好的最小屋曲面的例花子。實(shí)際益上的最小貪曲面無法梳用計(jì)算機(jī)雁數(shù)值計(jì)算彎方法得到聲，所以工靜程上常采仿用指定誤撫差來得到打可接受的牌較小曲面兇。平力密沙度法的優(yōu)欠點(diǎn)是只需油求解線性慌方程組，責(zé)其精度一徐般能滿足踢工程要求披。用力密仰度法找形全的軟件有放德棍國顫EAS擇Y乓（斬Easy豬For瞎m盒）、意大渴利音Fort莫en3煙2予、新加遞坡享WinF醫(yī)abri既c懶等。橋丈驅(qū)2.3莫史動(dòng)力松弛頓法剩動(dòng)力洋松弛出法禾(Dy漆nami牛cRe莫laxa乖tion輕Met捉hod廁)建是一種專佩門求解非資線性系統(tǒng)還平衡狀態(tài)拼的數(shù)值方證法，他可鴨以從任意海假定的不等平衡狀態(tài)且開始迭代積得到平衡烈狀態(tài)，最浮早將這種殿方法用于帽索網(wǎng)結(jié)構(gòu)淹的希是武Day申惡和婚Bun燙c癥e篩，詢而攻Bar龍nes蘆呢則成功地級(jí)應(yīng)用于膜途結(jié)構(gòu)的找蒸形。攀力密習(xí)度法只是緊從空間上局將膜離散撇化，而動(dòng)控力松弛法丘從空間和厭時(shí)間兩方與面將膜結(jié)逢構(gòu)體系離券散化?？蘸黹g上的離尺散化是將竊結(jié)構(gòu)體系堡離散為單酬元和結(jié)點(diǎn)野，并假定探其質(zhì)量集趣中于結(jié)點(diǎn)稱上。時(shí)間川上的離散學(xué)化，是針兩對(duì)結(jié)點(diǎn)的你振動(dòng)過程旨而言的。決初始狀態(tài)揭的結(jié)點(diǎn)在朝激振力作脂用下開始躍振動(dòng)，這狗時(shí)跟蹤體誤系的動(dòng)能吵；當(dāng)體系翼的動(dòng)能達(dá)到到極值時(shí)單，將結(jié)點(diǎn)惹速度設(shè)置喪為零，跟撥蹤過程重頸新開始，約直到不平皆衡力為極煩小，達(dá)到衣新的平衡絹為止。雀動(dòng)力戲松弛法最脈大特點(diǎn)是賀迭代過程依中不需要儉形成剛度掃矩陣，節(jié)店約了剛度妹矩陣的形建成和分解折時(shí)間，并請(qǐng)可在計(jì)算睛過程中修肚改結(jié)構(gòu)的由拓?fù)浜瓦吘鐥l件，倆該方法用常于求解給婚定邊界條蟲件下的平擠衡曲面。瘦其缺點(diǎn)是銷迭代步驟桃往往很多截。用動(dòng)力皺松弛法找唐形的軟件篩有英夏國柱InTE極N騾S寶、新加脊坡果WinF刺abri雞c純、英取國忙Sufa艇c孝e惡等。修陵搜2.4職霜有限單元向法牲有限定單元法株（典Fini茂teE沸l(wèi)eme機(jī)ntM闖etho張d涼）最初是墨用來計(jì)算稼索網(wǎng)結(jié)構(gòu)求的非線性育迭代方法倚，但現(xiàn)在熊已成為較解普遍的索渠膜結(jié)構(gòu)找慚形方法。術(shù)其基本算挪法有兩種射，即從初蔥始幾何開杏始迭代和椅從平面狀邀態(tài)開始迭紅代。顯然三，從初始扶幾何開始訪迭代找形臘要比從平裹面狀態(tài)開術(shù)始來得有伐效，且所序選用的初杠始幾何越啊是接近平軋衡狀態(tài)，味計(jì)算收斂私越快，但此初始幾何勒的選擇并導(dǎo)非容易之比事。兩種筐算法中均腳需要給定慘初始預(yù)應(yīng)款力的分布兄及數(shù)值。體在用有限債元法找形稅時(shí)，通常拿采用小楊姓氏模量或能者干脆略裁去剛度矩烤陣中的線忙性部分，紹外荷載在接此階段也課忽略肚。睬要有限惰元迭代過測程中，單新元的應(yīng)力豎將發(fā)生改謎變。求得為的形狀除銀了要滿足敲平衡外，西還希望應(yīng)羅力分布均燒勻，大小承合適，以粉保證結(jié)構(gòu)敞具有足夠齡的剛度。不因此，找騰形過程中妄還有個(gè)曲薄面病態(tài)判訊別和修改鍬的問題，錫或者叫形秧態(tài)優(yōu)宵化問(乘包括幾何盆形態(tài)優(yōu)化節(jié)、應(yīng)力形旱態(tài)優(yōu)化和捉剛度形態(tài)崗優(yōu)化蓮等凳)握。用有限絡(luò)元法找形兄的軟件有月澳大利居亞辮FABD梅E易S哀等。盤經(jīng)過吵找形確定破的結(jié)構(gòu)初犧始形狀滿帽足了初應(yīng)蠟力平衡條色件并達(dá)到偷預(yù)想的形慎狀，但其巴是否滿足譜使用的要豬求，還必脅須進(jìn)行荷彼載效應(yīng)分飛析。批3井、膜結(jié)構(gòu)洪的荷載分鋤析紗政微3.1疑庭荷載分析芝的內(nèi)容和堤方法串膜結(jié)算構(gòu)的荷載微分析是在稅形狀分析叼所得到的份外形與初敞始應(yīng)力分套布的基礎(chǔ)儀上進(jìn)行的砍，檢查結(jié)仍構(gòu)在各種葉荷載組合塔下的強(qiáng)度銅、剛度是搬否滿足預(yù)蕩定要求的暢過程。戲膜結(jié)置構(gòu)的找形券有不同的歉理論方法刮，但荷載義分析基本再上都采用乒非線性有亞限元盞法銜(Non偉line厚arF概init巷eEl虛emen留tMe溝thod儉)甚，即將結(jié)侮構(gòu)離散為范單元和結(jié)世點(diǎn)，單元押與單元通鄙過結(jié)點(diǎn)相滴連，外荷增載作用在茂結(jié)點(diǎn)上，耐通過建立畫結(jié)點(diǎn)的平姿衡方程，繞獲得求解領(lǐng)。棚由于雙索膜結(jié)構(gòu)持是大變形司問題，在茶推導(dǎo)有限盟元方程時(shí)災(zāi)，需考慮劣位移高階破項(xiàng)對(duì)應(yīng)變壓的影響，醒即考慮幾績何非線性醬。當(dāng)然，摟膜材本身障也是非線托性的，在腿工程應(yīng)用潮上時(shí)，材需料的非線其性問題一級(jí)般不予考肝慮。婦雞拒3.2震憤風(fēng)荷載作載用棵膜結(jié)遍構(gòu)區(qū)別于踩傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅的兩個(gè)顯薄著特點(diǎn)是嗽輕和柔。橋輕，意味敢著結(jié)構(gòu)自毅身重量和適慣性力小槳，自重不炭是主要荷劃載，地震城力可以忽宋略不計(jì)，哪而風(fēng)是主復(fù)要荷載；售柔，意味螺著結(jié)構(gòu)無泰抗彎剛度爆，殊結(jié)構(gòu)對(duì)外箭荷載的抵住抗是通過黃形狀改變蹤來實(shí)現(xiàn)的撥，表現(xiàn)出毯幾何非線朗性特征。垂膜結(jié)構(gòu)的爺特點(diǎn)決定園了膜結(jié)構(gòu)蘆是風(fēng)敏感再結(jié)構(gòu)，抗宅風(fēng)設(shè)計(jì)在遭膜結(jié)構(gòu)設(shè)歉計(jì)中處于載主要地位竭。漢膜結(jié)民構(gòu)輕、柔尾、飄的顯硬著特點(diǎn)決逃定了膜結(jié)鞏構(gòu)抗風(fēng)計(jì)滿算的內(nèi)容帖也有自身干特點(diǎn)。清赤（忠1歇）靜風(fēng)壓忍體型系數(shù)甩的確定鉛風(fēng)荷刑載體型系眼數(shù)是描述滅風(fēng)壓在結(jié)罩構(gòu)上不均討勻特征的指重要參數(shù)沒，一般結(jié)傾構(gòu)的體形勺系數(shù)可以中從荷載規(guī)抄范查得。很但膜結(jié)構(gòu)機(jī)形狀各異蛋，不能從累荷載規(guī)范窗直接獲得惱風(fēng)壓體型鉆系數(shù)。所值以，較大坡的膜結(jié)構(gòu)周基本都要岡求進(jìn)行風(fēng)取洞試驗(yàn)，臂以獲得比梳較正確的繁膜結(jié)構(gòu)的慮局部風(fēng)壓丘凈壓系數(shù)羽和平均風(fēng)顫載體形系鵝數(shù)。由于扛風(fēng)洞試驗(yàn)妖要滿足一貼系列的相鞠似準(zhǔn)則，泄如幾何相報(bào)似、雷諾疊數(shù)相似等閘，通常要繡完全滿足特這些相似漸條件是不臂可能的，惜因此風(fēng)洞拿模擬實(shí)驗(yàn)茶結(jié)果有時(shí)平會(huì)超過實(shí)址測值很多拒。擴(kuò)舉（抖2退）脈動(dòng)風(fēng)謊壓系數(shù)的虧確定痕膜結(jié)陽構(gòu)在荷載踏作用下的哲位移較大仁，結(jié)構(gòu)位最形的變化您會(huì)對(duì)其周寨圍風(fēng)場產(chǎn)纖生影響，面所以膜結(jié)拘構(gòu)的風(fēng)動(dòng)踢力響應(yīng)過醫(yī)程是流固攪耦合過程編。這種動(dòng)?jì)D力過程的吼風(fēng)洞試驗(yàn)腿必須采用乞氣動(dòng)彈性菌模型，因獄此實(shí)現(xiàn)起玩來技術(shù)難貧度較大。萬近年來發(fā)位展為的筆“恭數(shù)值風(fēng)情洞仍”此技術(shù)受到格越來越多改的重視。攏這種技術(shù)巴簡單的說想就是將計(jì)拌算流體力朝學(xué)蔑（艦CF模D箏）和計(jì)算錦結(jié)構(gòu)力學(xué)肉（蛛CS株D鞠）技術(shù)結(jié)斯合起來，謹(jǐn)用計(jì)算流喝體力學(xué)來明模擬結(jié)構(gòu)芹周圍的風(fēng)梯場，用計(jì)受算結(jié)構(gòu)力物學(xué)來模擬輝膜結(jié)構(gòu)，以再借助某閑些參數(shù)的味傳遞來實(shí)影現(xiàn)兩者之誕間的耦合席作用，不逮過，該方叨法還處試債驗(yàn)階段。武另（出3電）風(fēng)振動(dòng)勻力分析喪風(fēng)力殘可分成平里均風(fēng)和脈畏動(dòng)風(fēng)兩部注分。平均編風(fēng)的周期章較長，其劈對(duì)結(jié)構(gòu)的甚作用性質(zhì)關(guān)相當(dāng)于靜道力。脈動(dòng)今風(fēng)的周期子較短，其劉對(duì)結(jié)構(gòu)的段作用為動(dòng)準(zhǔn)力性質(zhì)。高當(dāng)結(jié)構(gòu)的救剛度較小煉，自振頻衰率較低時(shí)妨，在脈動(dòng)稱風(fēng)荷載的養(yǎng)作用下可吃能產(chǎn)生較熄大的變形銷和振動(dòng)，煎所以在設(shè)氧計(jì)索膜這咸類小剛度蓮結(jié)構(gòu)時(shí)，湯應(yīng)進(jìn)行風(fēng)月振動(dòng)力計(jì)掘算。索膜義結(jié)構(gòu)具有御振型頻譜墓密集、非銳線性特征愧和三維效預(yù)應(yīng)不可忽傭略等特點(diǎn)態(tài)，針對(duì)高葉層和橋梁灶結(jié)構(gòu)的風(fēng)亡振分析方場法不能直煉接應(yīng)用。專索膜結(jié)構(gòu)債的響應(yīng)與聲荷載呈非阿線性關(guān)系撈，對(duì)于索趁膜結(jié)構(gòu)定最義荷載風(fēng)拖振系數(shù)或疑陣風(fēng)系數(shù)延在理論上攔也是不正文確的。繁蓮（液4逢）空氣動(dòng)榜力失穩(wěn)腎膜結(jié)勤構(gòu)是風(fēng)敏挽感結(jié)構(gòu)，總存在空氣燥動(dòng)力失穩(wěn)釀（救Aero蘭dyna左mic角Inst艱abil糾it廳y孫）的問題葡。從本質(zhì)梢上看，結(jié)摸構(gòu)空氣彈胡失穩(wěn)是由跌于結(jié)構(gòu)在柳振動(dòng)過程錫中從與氣賞流的振型益耦合中吸母收能量，植當(dāng)吸收能才量大于耗周散能量時(shí)島，就會(huì)產(chǎn)引生能量累慎積，當(dāng)這咸種能量累府積達(dá)到某兇一閥值（愚臨界風(fēng)速看）后，結(jié)再構(gòu)就會(huì)從寸一種低能抓量（穩(wěn)定剖）的振動(dòng)嚷形式躍遷剖到另一種幟高能量（雜不穩(wěn)定）歡的振動(dòng)形磨式上去。毫所以，膜患結(jié)構(gòu)存在握設(shè)計(jì)風(fēng)速剝作用下的卸動(dòng)力失穩(wěn)膨問題，幸破運(yùn)的是至抓今還沒有偷這方面破秘壞的膜結(jié)褲構(gòu)實(shí)例。貧廟練3.平3再膜面褶皺艇問陶題斷邀結(jié)構(gòu)棚上的褶邁皺城(Dra雁pe宣)釘是指因膜么面在一個(gè)豎方向上出恐現(xiàn)壓應(yīng)力暴導(dǎo)致膜材道屈服而產(chǎn)忙生的褶皺熟現(xiàn)象，而膊結(jié)構(gòu)松弛隔是指膜面良在兩個(gè)方些向上都呈驅(qū)現(xiàn)無張力敗狀態(tài)，故湯松弛的膜奸面不能承羊受任何荷響載。褶皺征判別的兩架種方法：獻(xiàn)（設(shè)拉為橫正、壓為啄負(fù)）拐梯（夢1蔽）應(yīng)力準(zhǔn)傍則：若主畏應(yīng)縣力翠攜σ淹2>新0孔，膜元是逃張緊的；妥若伙σ幅2<偷0饒且候σ營2>第0栽，膜元是舟褶皺的；押若稀σ采1<身0董，單元是拘松弛的。滴順（圣2畝）應(yīng)變準(zhǔn)逮則：蕉若困豎ε艦2>慈0耗，膜元是硬張緊的；派若舍ε托2<仆0圍且命ε忘1>角0仙，膜元是運(yùn)褶皺的；惕若刊ε枝1<列0削，單元是郊松弛的。綿在荷載分前析中，在咱每一荷載潮增量步中爪對(duì)所有的樣單元進(jìn)行樓逐一判別抖，如發(fā)現(xiàn)凈褶皺單元雨，可按以漆下方法處越理：務(wù)暢（匆1架）修改單炭元?jiǎng)偠龋汗珳p小褶皺賊單元對(duì)結(jié)峽構(gòu)總體剛伙度的貢獻(xiàn)禍，即修改至褶皺單元討的剛度矩嘗陣，從而查減小自身糕的實(shí)際荷知載分擔(dān)，熱結(jié)果是增濃加了相臨聲單元的負(fù)熱擔(dān)。混倉（急2腸）修改結(jié)帳構(gòu)剛度：撤回到找形心階段，對(duì)舍曲面進(jìn)行親修正，即嶼通過修改究局部區(qū)域粱的邊界條桃件或調(diào)整沫預(yù)應(yīng)力的利方法來修勾正結(jié)構(gòu)的哈剛度。驚常用著的膜結(jié)構(gòu)霸幾何非線斥性荷載分扯析軟件有墻：美鍋國只ANSY悉S橫，德驅(qū)國職EAS砍Y覆（在Easy潛Sca美n標(biāo)）、意大郊利隆Fort決en3婦2耍、新加?jì)D坡樓WinF邁abri癢c智，英兼國姓InTE靜N諸S辦等等蛾。鋪損4奏、膜結(jié)構(gòu)診的裁剪分搶析姓維瑞4.1頓鈴裁剪分析息的內(nèi)容芒上面磁已經(jīng)提到頭，膜結(jié)構(gòu)盲的分析包憶括三大方值面內(nèi)容，形即形狀確冠定新(For忠mFi作ndin虛g至)渾、荷載分呼析溪(Loa錘ding箭Cas威eAn箭alys甚is彩)她和裁剪分搜析穩(wěn)（禽Cutt士ing統(tǒng)Patt常er囑n國）。裁剪佳分析，就憐是將由找等形得到并租經(jīng)荷載分目析復(fù)核的繁空間曲面答，轉(zhuǎn)換成搬無應(yīng)力的宅平面下料跨圖。裁剪產(chǎn)分析包含計(jì)三個(gè)步驟聰：需透（旦1穩(wěn)）空間膜黑面剖分成漂空間膜條糖膜結(jié)希構(gòu)是通過鍵結(jié)構(gòu)來表濟(jì)現(xiàn)造型，伍空間膜面狡在剖分成曬膜條時(shí)，序要充分考被慮膜條的前邊線即熱趨合縫對(duì)美念觀的影響味；同時(shí)膜優(yōu)材是正交末異性材料躁，為使其民受力性能圈最佳，應(yīng)屑保證織物軋的經(jīng)偶、生遮緯方向與醬曲面上的象主應(yīng)力方摘向盡可能館一致；此苦外，用料滲最省、縫燙線最短，滋也是進(jìn)行區(qū)膜面剖分殊必須考慮父的因素。造哭（酬2奶）空間膜熊條展開成青平面膜片隔空間結(jié)膜條展開厭成平面膜爐片，即將寫膜條的三袖維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)久化成相應(yīng)諷的二維數(shù)禍據(jù)，采用投幾何方法餡，簡單可輕行。但如糠果膜條本納身是個(gè)不作可展曲面違，就得將勒膜條再剖騎分成多個(gè)費(fèi)單元，采田用適當(dāng)?shù)耐卜椒▽⑵渥姓归_。此徹展開過程烏是近似的婦，為保證衛(wèi)相鄰單元牽拼接協(xié)調(diào)份，展開時(shí)微要使得單啟元邊長的等變化為極艷小。賊復(fù)（允3歐）應(yīng)力狀儉態(tài)轉(zhuǎn)化到肺無應(yīng)力狀勝態(tài)梨從應(yīng)脆力狀態(tài)到寶無應(yīng)力狀勻態(tài)的轉(zhuǎn)化梯，即釋放努預(yù)應(yīng)力、曠進(jìn)行應(yīng)變懸補(bǔ)償。膜釀結(jié)構(gòu)是在量預(yù)應(yīng)力狀璃態(tài)下工作蛙的，而平則面膜材的梯下料是在惱無應(yīng)力狀逐態(tài)下進(jìn)行濕的，為確當(dāng)定膜材的積下料圖，架需對(duì)膜片攝釋放預(yù)應(yīng)痕力，并進(jìn)艙行應(yīng)變補(bǔ)均償。這里笛的補(bǔ)償實(shí)蛛際上是縮停減，在此巧基礎(chǔ)上加呀上熱合縫誘的寬度，申即可得膜煙材的下料勸圖。肢上述畫過程，即困為裁剪分浴析。蕉運(yùn)嘗4.2基嘴測地線裁羊剪法蔑裁剪禮分析與找容形技術(shù)的念產(chǎn)生及發(fā)南展過程極波為相似，瞞都是從測籍量實(shí)物模姿型開始的子，對(duì)于簡天單規(guī)則的編可展曲面蜜，可直接把利用幾何騙方法將其倘展開。現(xiàn)煙代概念上隨的裁剪分角析，主要驅(qū)還是依賴收于計(jì)算機(jī)馬技術(shù)的發(fā)耀展而發(fā)展賭的。在此讀過程中，汁產(chǎn)生了許憐多方法，循如測地線舉法、有限翁元法、優(yōu)弟化分析法粘，等等。低下面介紹故被廣泛應(yīng)跌用的測地音線宿法袖(Ge呈odes意icL宋ine距Meth凈od)敬催。煩測地才線又稱短碑程線，是宮大地測量禮學(xué)的概念鄰，其通常敏被理解為潑：經(jīng)過曲狠面上兩點(diǎn)捐并存在于懇曲面上的而最短的曲子線。所以哪用測地線射作裁剪分壁析，就是勉以測地線征來剖分空森間膜面。央這樣做的灶好處是熱討合縫最短心、用料較碌省，但熱紹合縫的分姻布及材料主經(jīng)、緯方曉向的考慮霞不易把握婦。虧求曲腿面上的測挖地線的問焰題，實(shí)際鍵上是一個(gè)都求曲面上掘兩點(diǎn)間曲棗線長度之幫泛函極值總的問題。物由于膜結(jié)劈構(gòu)幾何外確形的新奇薯多變，也鑰就無法得塵到曲面上極兩點(diǎn)間曲漫線長度的泰泛函的顯灣式，所以會(huì)通常是求澡極值確定米測地線上甩的若干點(diǎn)漲，再用線弱性插值的者方法求中嚼間點(diǎn)，從頭而求得測躲地線此。這桑有了泄測地線就著可以確定鞋裁剪線：弊直接以測就地線為裁蔬剪線或從宴一條測地貿(mào)線向另一卵條測地線廉作垂線，翠以垂線中大點(diǎn)的連線查作為裁剪為線?；鹣ヘ?.3敬疏應(yīng)變補(bǔ)償尖膜結(jié)愧構(gòu)是在預(yù)駁張力作用默下工作的雷，而膜材喪的裁剪下瓣料是在無繪應(yīng)力狀態(tài)質(zhì)下進(jìn)行的召，因而在辯確定裁剪窮式樣時(shí)，烤有一個(gè)對(duì)魯膜材釋放裂預(yù)應(yīng)力、婆進(jìn)行應(yīng)變納補(bǔ)償?shù)膯?/p>