上海交通大学学报 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (6): 730-738.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.152
所属专题: 《上海交通大学学报》2022年“船舶海洋与建筑工程”专题
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] | 陈安然, 贾岛, 何威. 高速破片侵彻靶板的特性及影响因素数值模拟研究[J]. 空天防御, 2025, 8(6): 53-61. |
| [2] | . CT-MFENet:基于全局-局部特征融合的用于视网膜血管分割的上下文Transformer和多尺度特征提取网络[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(4): 668-682. |
| [3] | . 基于基尼不纯度结构优化物理引导神经网络的薄膜型声学超材料传声损失预测[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(3): 613-624. |
| [4] | 费运达, 刘艳明, 王建华, 孙士珺. 船用燃气轮机网垫级进气滤清器二次夹带影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1837-1846. |
| [5] | 刘克, 郝亮, 耿珺, 陈洵, 陆维. 质子交换膜燃料电池仿真模型并行计算与优化[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(11): 1754-1762. |
| [6] | 陈强, 朱金伟, 赵宇辰, 刘伟, 张晓宾, 吴渊, 刘雄军, 王辉, 吕昭平. 难熔高熵合金抗氧化性能研究现状[J]. 空天防御, 2024, 7(6): 96-103. |
| [7] | 张翔宇1, 王沙沙1, 龚景海1, 邱国志1, 纪腾飞2. 基于激光扫描系统的刚性膜法测定膜结构应力分布[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(5): 831-844. |
| [8] | 黄涛, 何泽青, 宋林. 圆柱薄膜振动特性[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(4): 428-437. |
| [9] | 陈敏学, 邱殿凯, 彭林法. 基于反应状态原位测试的空冷型燃料电池运行参数分析[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(3): 253-262. |
| [10] | 张念凡, 肖龙飞, 陈刚. 海洋结构物波浪砰击的数值研究综述[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 127-140. |
| [11] | 顾闻,徐奕. 基于对抗学习和迭代优化的视网膜血管分割[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(1): 73-80. |
| [12] | 李维汉, 乔煜, 疏达, 王新昶. 面向散热应用的碳化硅表面热丝化学气相沉积金刚石膜生长速率[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(8): 1078-1085. |
| [13] | 管延敏, 杨彩虹, 康庄, 周利. 一种改进GPU加速策略在光滑粒子流体动力学方法中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(8): 981-987. |
| [14] | 王玉娟1,李文刚2,刘建勇3,陈广学4,汪军1. fiber;麻灰色原配色丝织物的颜色预测模型[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(6): 802-808. |
| [15] | 雷学林,严莹,张航,李子璇,何云. 利用非氢化和氢化类金刚石碳表面涂层提升金刚石薄膜的摩擦学性能[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(5): 665-675. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||