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膜结构车棚几何非线性问题在ANSYS中的实现
编辑:山东飞博膜结构工程有限公司   时间:2020-06-03

  对于膜结构车棚结构的非线性问题,膜结构车棚厂家认为可分为材料非线性、几何非线性和状态非线性三大类。通常情况下,膜结构的非线性不是单纯某类问题,可能要同时考虑材料和几何非线性即双非线性问题,乃至要考虑上述的三类非线性并存情况,这些问题只要合理的设置相关选项, ANSYS均可较好的解决。

  膜结构初始形态分析时, ANSYS软件采用小杨氏弹性模量E,曲面自平衡迭代法进行建模,减小弹性模量值一方面有益于找形过程中越加迅速的获得目标几何位形;另一方面,初始位形向目标位形过渡的过程中产生的附加应力值很小(可以忽略不计),可以良好的保持初期的预应力状态;再者,它对加强模型收敛性有较明显的作用。

  膜结构车棚厂家提示需要注意的是,膜结构受力过程中位移变形很大,而结构的应变相对很小,材料非线性不明显,因此主要考虑几何非线性。 ANSYS分析气膜结构过程中,平衡方程的建立不但要考虑膜位置和形状的变化,还要考虑高阶的非线性应变量,因此,大变形效应 NLGEOM选项,应设置为打开ON状态,以考虑结构的大变形影响,此时结构所受的惯性荷载和集中荷载的方向不随变形改变,但面荷载变为随动荷载其方向随变形而改变;对于膜结构,膜面内的应力状态很大方面上影响着膜面外的刚度,面内应力与横向刚度的耦合,表现为应力刚化现象, ANSYS通过激发应力刚化效应SSTF选项,来实现这一特性;气膜内压的施加,应开启 PRESS选项,该选项可以实现膜内气压方向一直垂直于膜面。

  膜结构车棚厂家给出具体通过如下步骤在 ANSYS中实现:

  其一,进行结构建模,在 ANSYS中平面定义一个与所需的几何造型垂直的投影边界膜。

  其二,划分有限元网格,定义约束,输入索、膜结构单元类型Link10、Shel141,输入单元实常数,主要为设置膜材的厚度t,输入减小的弹性模量值,泊松比,同时通过施加温度应力的方法(降温)对膜材施加初始应力,索的预张力可以通过前处理实常数中施加初始虚拟预应变来施加,施加内压;

  其三,选择分析的种类及方法,采用静力分析,选用N-R法,进行适当次迭代,获得接近理想的几何目标位形,逐步调节内压至基本内压,将小杨氏弹性模量值还原成正常弹性模量值,设置膜面温度应力,还原膜上的真实预应力状态,进行自平衡迭代求解。

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