《膜結構的施工成形模擬與誤差控制研究》是依託河海大學，由傘冰冰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：膜結構的施工成形模擬與誤差控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：傘冰冰
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近十年來膜結構迅速向大型化、複雜化發展，膜結構施工成形理論研究的滯後成為制約膜結構進一步的超越發展的關鍵問題。為此，本項目擬採用數值分析、試驗研究等方法對膜結構施工成形問題展開深入的、系統的研究，主要內容包括：(1)提出膜結構施工成形的全過程數值模擬方法，為施工過程的跟蹤分析及施工方案的確定、施工誤差的分析等研究工作提供基礎研究手段；(2)提出膜結構施工成形方案的多目標最佳化方法，通過最佳化分析為膜結構施工方案的確定提供理論依據；(3)考慮施工誤差的隨機性和各誤差參數的耦合作用，提出膜結構施工成形的誤差分析方法，闡明各種誤差源與膜結構成形的敏感度關係，為膜結構施工成形的誤差控制提供具體建議，並為編制或修訂有關國家標準提供基礎資料。本項目兼顧理論性和實用性，以期解決當前膜結構施工成形無據可循的局面,部分研究成果可用於太空膜結構等相關領域。
結題摘要
本項目採用數值分析、試驗研究等方法對膜結構施工成形問題展開了深入的、系統的研究，主要包括：(1)提出了膜結構施工成形的全過程數值模擬方法。該方法先根據平面裁剪片的幾何形狀求解出拼接貼上後的無應力初始形態，再對該初始形態進行充氣或張拉的數值模擬，從而獲得最終的成形形態。該方法的準確性和有效性已通過數值算例和實驗結果進行了證明。它為施工過程的跟蹤分析及施工方案的確定、施工誤差的分析等研究工作提供了基礎研究手段；(2)考慮施工誤差的隨機性和各誤差參數的耦合作用，提出了膜結構施工成形的誤差分析方法。選取膜材厚度偏差、膜材彈性模量偏差、邊界偏差、氣壓偏差等作為主要影響因素並建立了各誤差的隨機模型。根據拉丁超立方抽樣法進行隨機抽樣，採用基於回歸和相關的全局敏感性方法對膜結構進行了分析。分析揭示了各誤差源與成形精度的敏感度關係，並據此進一步為成形精度控制提供了合理化建議；(3)考慮應力、幾何形狀、支座反力等多項指標，對典型膜結構的多種施工成形方案進行了模擬。研究了施工過程中結構的內力、位移、反力的變化規律，考察了不同的施工順序對其施工張拉過程的影響。分析進一步考慮了不同參數包括跨度、高跨比以及索膜預張力密度比對研究結果的影響。最終通過分析和比選給出了最優成形方案，為膜結構施工方案的確定提供了依據。
