耦合作用下索膜结构的风振响应分析

摘要

本文以非线性有限元法为基础，采用更新的拉格朗日方程，推导了索膜结构基本单元索元和膜元的公式，对典型鞍形索膜结构进行初始平衡形状的确定，研究不同结构参数对鞍形索膜自振特性影响。
　　基于计算风工程的基本理论和计算方法对风荷载进行数值模拟，本文引入任意的拉格朗日—欧拉(ALE)描述，对湍流模型的不可压缩湍流流动的控制方程和相应的边界条件，结构动力学控制方程和相应的边界条件以及界面耦合条件进行了描述。
　　以鞍形索膜结构为例，考虑耦合作用下与风载的动力响应，借助ANSYS软件，以未变形的结构作为流体的计算边界，计算流体流场，得到作用在结构表面的压力。将该压力作用于结构，使结构产生变形。根据结构的变形修改流体边界及流体网格，重新进行流体计算分析。重复迭代进而得到精确的耦合分析结果。

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第1章 绪 论

1.1 膜结构的研究背景及现状

1.2 风工程研究背景及现状

1.3 索膜结构流固耦合研究背景

1.4 本文主要研究工作

第2章 索膜结构的非线性分析

2.1概述

2.2 索膜结构的非线性分析

2.3索膜结构的有限元方法

2.4索膜结构找形分析

2.5本章小结

第3章 膜结构自振特性分析

3.1 概述

3.2 索膜结构振动的有限元法

3.3不同结构参数对索膜结构自振特性的影响

3.4本章小结

第4章 索膜结构流固耦合分析

4.1风场的数值模拟

4.2 ALE描述法

4.3 k-ε 模型不可压缩湍流流动流体动力学控制方程的ALE描述

4.4结构动力学控制方程

4.5界面耦合条件及算法

4.6数值算例

4.7本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文