国家自然科学基金(51278049)
- 作品数：10 被引量：19H指数：3
- 相关作者：王晓峰杨庆山杨娜马瑞李鹏更多>>
- 相关机构：北京交通大学重庆大学中国联合工程有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金高等学校学科创新引智计划中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 气-膜耦合作用下ETFE气枕的静力研究
- 2023年
- 为了研究气-膜耦合作用机理,对方形乙烯-四氯乙烯共聚物(ETFE)气枕进行静力荷载试验,研究气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律。通过在上膜面均匀铺置沙袋对气枕施加均布荷载,获得膜面位移、内压和膜面矢高。通过与有限元分析结果进行对比,校核试验结果的精确性。并通过将内充气体分别在恒质量和恒压情况下的试验结果进行对比,研究ETFE气枕的气-膜耦合作用特征及其随荷载、初始内压和气枕尺寸的变化规律。结果表明:气-膜耦合作用使气枕的上下膜面协同工作,共同承担外荷载、抵抗变形;随着荷载的增加,气-膜耦合作用逐渐增强;在荷载不变时,气-膜耦合作用随初始内压的升高而减弱,随气枕尺寸的增大而增强。
- 王晓峰李卓然杨庆山
- 关键词：ETFE气枕静力试验均布荷载
- 基于共同作用模型的ETFE气枕力学性能研究被引量：6
- 2014年
- 将ETFE气枕的内充气体假定为势流,联立内充气体波动方程和外部膜材动力方程并引入界面协调条件和边界条件得到气枕系统的共同作用有限元方程;基于该方程建立了ETFE气枕有限元模型并对其进行了形态分析和荷载分析,通过与已有测试结果对比验证了该文数值模型的有效性。此外,通过承载力分析确定了ETFE气枕的破坏模式及失效准则;分别研究了尺寸、矢跨比及膜厚等参数对气枕承载力与内压关系的影响,为气枕结构设计提供量化依据。结果表明:ETFE气枕在风荷载作用下可能出现强度破坏和失稳破坏两种破坏模式;在常见内压范围内,存在一个最优气压使得气枕具有最大承载力;尺寸、矢跨比及膜面厚度等参数变化会显著影响气枕的承载力。
- 李鹏杨庆山王晓峰
- 关键词：ETFE气枕数值模拟承载力分析
- 受扭圆环薄膜褶皱变形的试验研究
- 2020年
- 通过对圆环薄膜进行受扭试验,研究薄膜的褶皱变形机理及其随影响因素的变化规律。为减小边界条件的误差扰动,研发高精度试验装置。通过砝码和同步装置对圆环膜施加预张力,借助旋转平台施加扭矩,采用激光位移传感器对褶皱变形进行非接触测量,主要研究边界条件、预张力以及膜厚等因素对薄膜褶皱变形及其特征参数的影响规律。结果表明:随着扭转角的增加,褶皱幅值逐渐增大,由于没有二次屈曲发生,褶皱数量和褶皱半波长没有明显变化;增大预张力能够有效提高薄膜刚度,从而褶皱幅值和褶皱半波长减小,但使褶皱数量增多;膜厚增加能够提高薄膜的抗弯刚度,在相同扭转角和预张力的情况下,褶皱数量减少,但使得褶皱幅值和褶皱半波长增大。研究成果揭示褶皱因素对褶皱变形的影响规律,有助于通过其影响特性对薄膜褶皱变形进行有效控制,保证薄膜结构的形面精度。
- 王晓峰刘启军杨庆山
- 关键词：褶皱变形影响因素
- 受扭圆环膜褶皱影响因素的数值分析
- 2019年
- 薄膜广泛应用于土木工程中的大跨建筑结构以及航空航天领域的空间可展结构.由于其厚度薄、抗弯刚度小,在压应力作用下会形成褶皱.褶皱变形对薄膜结构的表面精度以及力学特性产生重要影响.为了深入认识薄膜的褶皱行为,探究褶皱因素的影响作用及其影响机理,以受扭圆环膜为研究对象,采用基于板壳稳定理论的褶皱模型,借助有限元方法,深入分析了褶皱变形特征随边界条件、预张力、薄膜厚度以及材料常数等因素的变化规律.
- 王晓峰刘启军杨庆山
- 关键词：有限元分析
- 充气薄膜管气-膜耦合作用的有限元分析被引量：2
- 2021年
- 充气薄膜管通过内充气压获得刚度和承载力。荷载作用下的变形会导致内充气压改变,进而引起结构刚度的变化,体现为内充气体与外围薄膜耦合作用。该文采用有限元方法对充气薄膜管的气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律进行数值分析。通过将内充气体等效为小扰动线性有势流体以考虑内充气体与外围薄膜的耦合作用;通过将有限元分析结果与相应的试验结果进行对比,验证考虑气-膜耦合作用有限元模型的正确性和精确性;通过将分析结果与内充气体被等效为外围薄膜静力边界条件情况下的计算结果进行对比,研究气-膜耦合作用对充气薄膜管褶皱临界荷载和极限承载力的影响及其随初始内压、长细比、端部约束类型以及轴向荷载的变化情况。研究结果表明,气-膜耦合作用对褶皱临界荷载和极限承载力具有重要影响,且呈现非单调变化的特点,在影响因素的变化范围内,出现极大值或(和)极小值。该文的研究成果揭示了充气薄膜管的气-膜耦合作用规律,有助于深入认识充气薄膜管的力学行为,确保空间充气薄膜结构设计计算的可靠性。
- 王晓峰付慧杰杨庆山
- 关键词：有限元分析压弯荷载极限承载力
- 褶皱发展对平面张拉薄膜屈曲后动力特性的影响被引量：4
- 2013年
- 剪切位移荷载作用下,平面张拉薄膜经历缺陷、临界褶皱和宏观褶皱3种状态。该文依次分别对处于3种状态的薄膜进行自振特性分析,并明确了3种状态的划分原则。计入平面张拉薄膜的微小抗弯刚度,采用ANSYS/LS-DYNA中显式-隐式连续求解的方法对屈曲后薄膜的动力特性进行分析。依据忽略面外变形的理想模型自振特性分析结果,把平面张拉薄膜的振型划分为贯通振型和间断振型,贯通振型又划分为纵向贯通振型和横向贯通振型。研究结果表明:薄膜处于缺陷状态时,面外变形对薄膜自振特性的影响可以完全忽略,受主应力分布的影响,低阶振型中纵向贯通振型更易于出现,纵向贯通振型的波峰或波谷数量随着频率阶数的递增而规律递增。临界褶皱状态,薄膜的各阶频率均随剪切位移的增加而出现大幅波动,面外变形对薄膜振型的影响逐渐增大,横向贯通振型消失,纵向贯通振型的递增规律逐渐破坏;宏观褶皱状态,薄膜的各阶频率趋于稳定,其主应力分布及振型受面外变形的影响显著。
- 马瑞杨庆山王晓峰
- 关键词：非线性屈曲自振特性
- ETFE气枕气-膜耦合作用的试验研究与数值模拟
- 近年来，ETFE气枕作为外部围护结构已广泛应用于水立方等大型建筑结构中。气枕在受荷状态或自由振动状态下，会体现出典型的气-膜耦合作用，在静力方面，气-膜耦合作用体现在膜面变形、内压变化与气枕刚度之间的相互作用，而在动力方...
- 李卓然
- 关键词：ETFE气枕数值模拟
- 矩形薄膜褶皱影响因素试验研究
- 2020年
- 薄膜广泛应用于土木工程和航空航天工程领域。薄膜因荷载引起的褶皱变形会随多种因素的影响而呈现不同的变化特征,但目前相关研究较少。为此,通过矩形薄膜受剪试验,研究薄膜结构的褶皱影响因素及其对褶皱特征参数的影响规律。为减小边界条件的误差扰动,研发高精度的试验装置。借助千分尺施加预张位移和剪切位移,采用激光位移传感器对褶皱变形进行非接触测量。根据褶皱幅值、角度、半波长和数量等特征参数的变化情况,研究剪切位移、预张位移、薄膜厚度等因素对褶皱变形的影响。结果表明:随着剪切位移的增加,褶皱幅值增大,褶皱数量增多而褶皱半波长减小,而褶皱角度未见明显变化;预张位移的增加能够显著减小褶皱幅值和半波长,但使褶皱角度增大、褶皱数量增多;增加薄膜厚度能够有效减小褶皱数量,但使褶皱幅值和半波长增大,而对褶皱角度的影响却很小。
- 王晓峰殷亮杨庆山
- 关键词：褶皱剪切试验
- 简支C型檩条在风吸力作用下精确应力计算模型被引量：2
- 2017年
- 稳定问题是C型檩条在风吸力作用下的主要控制因素,该文基于薄壁杆件结构力学以及经典梁理论,提出了可以精确计算简支C型檩条在风吸力作用下的应力计算方法,该方法可以同时考虑压型钢板对檩条上翼缘侧向及扭转约束支撑的影响。依据相关试验资料以及数值计算结果,验证了该方法的精度。然后,基于该文所提出的方法,针对檩条横截面应力分布、侧向位移等力学性能,以及有无拉条等构造措施对其极限状态的影响进行了参数分析。研究表明,压型钢板对檩条上翼缘的侧移及扭转约束及拉条措施会改变檩条横截面应力分布及侧向位移,对其稳定极限状态产生显著影响。
- 白凡杨娜王晓峰
- 关键词：风吸力应力分布
- 平面张拉薄膜屈曲过程的数值分析被引量：1
- 2013年
- 基于显式算法,以ANSYS/LS-DYNA为平台,采用壳单元,对平面张拉薄膜在剪切位移荷载作用下褶皱的产生及发展过程进行研究,分析了褶皱在不同发展阶段波长和幅值的变化规律.针对平面张拉薄膜屈曲过程的特点,将此过程划分为3个阶段:前屈曲阶段,屈曲阶段,后屈曲阶段,分别研究了各个阶段薄膜面外变形分布特征及对结构特性的影响.
- 马瑞杨庆山王晓峰
- 关键词：非线性屈曲
