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致谢
摘要
1 引言
1.1 ETFE气枕式膜结构概述
1.1.1 ETFE膜材与ETFE气枕
1.1.2 ETFE气枕式膜结构的发展与工程应用
1.2 研究背景及目的
1.3 研究现状
1.3.1 ETFE气枕的力学分析与测试
1.3.2 充气膜结构的动力特性研究
1.3.3 薄膜结构的流固耦合效应研究方法
1.3.4 研究现状小结
1.4 本文研究工作安排
2 内充气体与外部膜材的共同作用理论模型
2.1 内充气体的简化模型
2.2 外部膜材平衡方程
2.2.1 结构非线性及大变形基本理论
2.2.2 张拉膜单元平衡方程
2.2.3 充气膜有限元平衡方程
2.3 内充气体平衡方程
2.3.1 内充气体的势流假定
2.3.2 气体有限元平衡方程
2.3.3 界面协调条件
2.4 充气膜结构的共同作用方程
2.4.1 共同作用方程的不同形式
2.4.2 共同作用方程的求解方法
2.5 数值算例
2.5.1 静力分析
2.5.2 自振特性分析
2.6 本章小结
3 ETFE气枕静力测试与数值分析
3.1 试验概况
3.1.1 模型设计及制作
3.1.2 试验方案
3.2 测试结果
3.2.1 形态测试
3.2.2 加载测试
3.3 基于共同作用模型的ETFE气枕数值模拟
3.3.1 共同作用有限元模型建立方法
3.3.2 数值结果与试验结果比较
3.4 ETFE气枕的承载力分析
3.4.1 失效模式与承载力确定方法
3.4.2 参数分析
3.5 本章小结
4 ETFE气枕动力特性研究
4.1 试验概况
4.1.1 模型参数
4.1.2 试验方案
4.2 ETFE气枕模态参数识别
4.2.1 模态参数识别方法
4.2.2 频率识别结果
4.2.3 振型识别结果
4.2.4 阻尼识别结果
4.3 ETFE气枕动力特性数值分析
4.3.1 不同数值建模方法讨论
4.3.2 共同作用模型分析结果与试验结果比较
4.3.3 影响因素分析
4.4 本章小结
5 风荷载作用下的ETFE气枕随机振动分析
5.1 ETFE气枕随机振动分析基础
5.1.1 薄膜结构风振分析方法
5.1.2 势流体单元的适用性分析
5.2 ETFE气枕的随机振动响应
5.2.1 计算原理及过程
5.2.2 气枕表面风压分布特点
5.2.3 气枕随机振动响应特点
5.3 本章小结
6 考虑流固耦合效应的ETFE气枕风致响应
6.1 流固耦合计算方法及实现
6.1.1 流固耦合界面协调条件
6.1.2 流固耦合系统的方程及求解
6.1.3 ETFE气枕流固耦合模型建立
6.2 流固耦合结果与随机振动结果比较
6.2.1 气枕表面风压
6.2.2 膜面位移
6.2.3 膜面应力与气枕内压
6.2.4 膜面速度及加速度
6.2.5 风振系数
6.3 参数分析
6.3.1 内力晌J立
6.3.2 流固耦合效应系数
6.4 本章小结
7 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
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