上海交通大学学报 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (6): 730-738.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.152
收稿日期:
2021-05-08
出版日期:
2022-06-28
发布日期:
2022-07-04
通讯作者:
邱国志
E-mail:qiugz@sjtu.edu.cn
作者简介:
王沙沙(1995-),女,河南省周口市人,硕士生,主要从事膜结构分析研究.
基金资助:
WANG Shasha, ZHANG Xiangyu, QIU Guozhi(), GONG Jinghai
Received:
2021-05-08
Online:
2022-06-28
Published:
2022-07-04
Contact:
QIU Guozhi
E-mail:qiugz@sjtu.edu.cn
摘要:
结合光滑粒子流体动力学(SPH)方法和膜材非线性本构,提出了一种分析膜面在积水荷载作用下响应的数值模型.通过不同应力比的双轴拉伸试验得到膜材的应力-应变响应面,建立膜材的非线性本构模型,并使用SPH粒子模拟水,建立膜面与水的流固耦合数值模型.通过网格收敛性分析确定了文中采用的网格尺寸,分析了加载时长对计算结果的影响.同时分析了膜面的应力和应变的分布规律.结果表明,加载过程随加载时长的增加越来越稳定,且100 s能满足分析需求.将数值模拟结果与平膜积水试验结果进行比较,膜面的最大竖向变形吻合较好,验证了所提方法的可靠性.
中图分类号:
王沙沙, 张翔宇, 邱国志, 龚景海. 一种分析膜面在积水荷载作用下响应的数值模型[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(6): 730-738.
WANG Shasha, ZHANG Xiangyu, QIU Guozhi, GONG Jinghai. A Numerical Model for Analysing Response of Membrane Surface Under Ponding Load[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2022, 56(6): 730-738.
[1] | 董石麟, 邢栋, 赵阳. 现代大跨空间结构在中国的应用与发展[J]. 空间结构, 2012, 18(1): 3-16. |
DONG Shilin, XING Dong, ZHAO Yang. Application and development of modern long-span space structures in China[J]. Spatial Structures, 2012, 18(1): 3-16. | |
[2] | 吴明儿, 王暄. ETFE薄膜结构积水试验与数值分析[J]. 建筑钢结构进展, 2012, 14(4): 18-21. |
WU Minger, WANG Xuan. Experimental and numerical studies on the ponding of ETFE foil structures[J]. Progress in Steel Building Structures, 2012, 14(4): 18-21. | |
[3] | 罗永赤. 膜结构积水的事故与控制[J]. 建筑结构, 2008, 38(2): 101-102. |
LUO Yongchi. Water-collection analysis of membrane structure[J]. Building Structure, 2008, 38(2): 101-102. | |
[4] | 宋小兵, 李中立, 龚景海. 大跨度充气膜结构的研究与应用[C]∥第十九届全国现代结构工程学术研讨会论文集. 北京: 工业建筑, 2019: 140-147. |
SONG Xiaobing, LI Zhongli, GONG Jinghai. Research and application of large-span inflatable membrane structure[C]∥The 19th National Symposium on Modern Structural Engineering. Beijing: Industrial Construction, 2019: 140-147. | |
[5] | American Society of Civil Engineers. Tensile membrane structures: ASCE/SEI 55-10[S]. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers, 2010. |
[6] | 中国工程建设标准化协会. 膜结构技术规程: CECS 158—2015[S]. 北京: 中国工程建设标准化协会, 2015. |
China Association for Engineering Construction Standardization. Technical specification for membrane structures: CECS 158—2015[S]. Beijing: China Association for Engineering Construction Standardization, 2015. | |
[7] | Membrane Structures Association of Japan. Testing method for elastic constants of membrane materials: MSAJ/M-02-1995[S]. Tokyo: Membrane Structures Association of Japan, 1995. |
[8] |
GAO C J, CHEN W J, SHI T B, et al. Response surface characterization for biaxial tensile properties of envelope fabrics under multiple stress ratios[J]. Composite Structures, 2019, 230: 111482.
doi: 10.1016/j.compstruct.2019.111482 URL |
[9] |
SHI T B, HU J H, CHEN W J, et al. A refined numerical model for determining inflation-burst behavior of composite membrane structures[J]. Polymer Testing, 2020, 81: 106123.
doi: 10.1016/j.polymertesting.2019.106123 URL |
[10] | 李意, 陈务军, 高成军, 等. 考虑裁切效应飞艇囊体模型充气数值模拟与试验[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(3): 277-284. |
LI Yi, CHEN Wujun, GAO Chengjun, et al. Numerical simulation and tests on inflation of an airship envelope model with cutting pattern effects[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2020, 54(3): 277-284. | |
[11] | 张影, 袁行飞, 徐晓红. 强降雨作用下具有初始凹陷的充气膜结构袋状效应研究[J]. 空间结构, 2018, 24(4): 49-55. |
ZHANG Ying, YUAN Xingfei, XU Xiaohong. Analysis of bagging effect in air-supported membrane structures with initial imperfections under intensive rainfall[J]. Spatial Structures, 2018, 24(4): 49-55. | |
[12] |
NARAYANAN N K, WÜCHNER R, DEGROOTE J. Monolithic and partitioned approaches to determine static deformation of membrane structures due to ponding[J]. Computers & Structures, 2021, 244: 106419.
doi: 10.1016/j.compstruc.2020.106419 URL |
[13] | SIMULIA D. Abaqus 6.11 analysis user’s manual[DB/OL]. (2011-02-15)[2021-05-08] https:∥www.researchgate.net/publication/310842372_Abaqus_611_analysis_user’s_manual. |
[14] | 孟翔, 高路恒, 吴浩, 等. 基于SPH无网格法的纺锤形桩靴连续贯入过程模拟[J]. 水利水运工程学报, 2020(4): 111-118. |
MENG Xiang, GAO Luheng, WU Hao, et al. Numerical simulation of continuous penetration of spudcan based on SPH mesh-free method[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 111-118. | |
[15] | 李文盛, 赵友清, 贾善坡, 等. 储液容器内液体晃荡的非线性动力学分析[J]. 爆炸与冲击, 2014, 34(1): 87-92. |
LI Wensheng, ZHAO Youqing, JIA Shanpo, et al. Numerical analysis on liquid sloshing in storage container by nonlinear dynamics method[J]. Explosion and Shock Waves, 2014, 34(1): 87-92. | |
[16] | 周杰, 徐胜利. 弹丸入水特性的SPH计算模拟[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(3): 326-332. |
ZHOU Jie, XU Shengli. SPH simulation on the behaviors of projectile water entry[J]. Explosion and Shock Waves, 2016, 36(3): 326-332. |
[1] | 唐耿林, 李建军, 李元辉, 张珑耀, 朱文峰. 基于胶层填充的薄板包边成形数值模拟及实验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 523-531. |
[2] | 李元辉, 李建军, 王顺超, 张珑耀, 朱文峰. 铝合金薄板含胶滚压成形工艺建模及实验[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 532-542. |
[3] | 李岩松, 丁鼎倩, 韩东, 刘静, 梁永图. 起伏输油管道临界完全携积水油速数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 878-890. |
[4] | 刘昶江, 赵兵, 陈务军. 不同温度下的乙烯-三氟氯乙烯共聚物薄膜单轴拉伸试验[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(4): 387-393. |
[5] | 易仕和, 丁浩林. 适用高超声速飞行环境的超声速气膜冷却光学窗口研究进展[J]. 空天防御, 2021, 4(4): 1-13. |
[6] | 田新亮. “软尾减阻”述评[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(2): 213-214. |
[7] | 谢子仪, 段力, 翁昊天. 大藤峡人字闸门智能监控微机电系统传感器[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(11): 1401-1407. |
[8] | 李卓, 时庆峰, 王欣, 高彦泽, 施蕊. 低温红外场景生成技术研究[J]. 空天防御, 2020, 3(4): 1-7. |
[9] | 刘健, 林嘉轩, 霍熠炜. 红外抑制措施对战斗机辐射特性抑制效果分析[J]. 空天防御, 2020, 3(4): 67-72. |
[10] | 潘佳禾,廖晨聪,陈锦剑. 孤立波作用下埋管斜坡海床及海底管道的响应分析[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(8): 898-906. |
[11] | 刘永财,鲍益东,秦雪娇,刘玉琳,陈文亮. 板料成形快速模拟的中间构形构造方法[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(6): 713-718. |
[12] | 牛伟龙,莫蓉,孙惠斌,韩周鹏. 基于光滑粒子流体动力学方法与TANH本构方程的钛合金切屑形态预测[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(5): 624-632. |
[13] | 姜勇,李洋,周阳,巩建鸣. 奥氏体不锈钢双极板的低温超饱和气体渗碳表面改性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(2): 247-252. |
[14] | 王毓舒, 贺林, 马钢. 合成生物学新技术在基因表达精确调控和提高脂肪酸合成效率方面的应用[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(1): 1-10. |
[15] | 王宾, 李红涛, 唐广银. 海上浮式风机研究进展概述[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(增刊): 220-225. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||