| 【中文题名】 | 考虑流固耦合风振响应的膜结构抗风设计研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-19 |
| 【中关键词】 | 膜结构,流体-结构耦合作用,风振响应,风振系数,风压分布系数, |
| 【英关键词】 | Membrane structures,Fluid-structures interaction,Wind-induced dynamic response,Wind-induced dynamic coefficient,Wind pressure distribution coefficient, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑结构>其他结构>> |
| 【论文摘要】 |
膜结构作为一种新型空间结构形式，在工程中应用十分广泛。由于膜结构本身具有自重轻、跨度大、刚度小的特点，对地震力有很好的适应性，但是对风荷载的作用却非常敏感。目前国内外学者对索膜结构的抗风设计理论方面研究都还不成熟，对膜结构的某些风致破坏机理尚不十分清楚。因此，对这类结构在风荷载作用下的响应及其抗风设计方法开展系统研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。
本文基于ADINA软件的思想，针对张拉索膜结构流体—结构耦合作用(Fluid-Structures Interaction，FSI)风振响应分析的实际情况，给出了在任意的拉格朗日—欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE)坐标系下基于Wilcox的标准κ-ω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(FSI)条件。
本文首先使用ADINA软件对常熟市体育场挑篷结构进行了风振响应的数值模拟计算，得到了结构表面的风压分布系数，并与风洞试验结果进行了比较。分析结果表明，数值模拟得到的风压分布系数的分布规律与风洞试验结果基本一致，除了在靠近挑篷屋盖后缘... |
| 【论文题纲】 |
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目录 |
4-6 |
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摘要 |
6-7 |
|
Abstract |
7-9 |
|
第1章 绪论 |
9-21 |
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1.1 膜结构发展概述 |
9-14 |
|
1.2 膜结构研究现状 |
14-20 |
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1.2.1 膜结构的一般设计过程 |
14-15 |
|
1.2.2 膜结构风振响应分析研究 |
15-20 |
|
1.3 本文的主要研究工作 |
20-21 |
|
第2章 膜结构流固耦合风振响应分析理论 |
21-30 |
|
2.1 前言 |
21 |
|
2.2 流固耦合作用(FSI)分析方法 |
21-22 |
|
2.3 连续介质力学物质描述和空间描述 |
22-23 |
|
2.3.1 流体 |
22-23 |
|
2.3.2 结构 |
23 |
|
2.4 基于Wilcox的标准k-ω模型不可压缩湍流流动流体动力学控制方程的ALE描述 |
23-27 |
|
2.4.1 基本控制方程 |
24-26 |
|
2.4.2 边界条件 |
26-27 |
|
2.5 结构动力学控制方程 |
27-28 |
|
2.5.1 平衡方程 |
27 |
|
2.5.2 材料本构关系 |
27-28 |
|
2.5.3 边界条件 |
28 |
|
2.6 界面耦合(FSI)条件 |
28-29 |
|
2.6.1 动力学条件 |
28-29 |
|
2.6.2 运动学条件 |
29 |
|
2.7 本章小结 |
29-30 |
|
第3章 大型体育场挑篷结构风振响应数值模拟 |
30-38 |
|
3.1 前言 |
30 |
|
3.2 工程概况和风洞试验概况 |
30-31 |
|
3.3 数值模拟分析及比较 |
31-37 |
|
3.4 本章小结 |
37-38 |
|
第4章 鞍形膜结构流固耦合风振响应数值模拟 |
38-61 |
|
4.1 前言 |
38 |
|
4.2 分析模型及结构参数 |
38-39 |
|
4.3 数值模拟分析及结果 |
39-60 |
|
4.3.1 风速对鞍形膜结构风振响应的影响 |
39-43 |
|
4.3.2 膜张拉刚度对鞍形膜结构风振响应的影响 |
43-45 |
|
4.3.3 膜预张力对鞍形膜结构风振响应的影响 |
45-48 |
|
4.3.4 膜跨度和矢跨比对鞍形膜结构风振响应的影响 |
48-54 |
|
4.3.5 风向角对鞍形膜结构风振响应的影响 |
54-57 |
|
4.3.6 参数分析 |
57-60 |
|
4.4 本章小结 |
60-61 |
|
第5章 伞形膜结构流固耦合风振响应数值模拟 |
61-85 |
|
5.1 前言 |
61 |
|
5.2 分析模型及结构参数 |
61-63 |
|
5.3 数值模拟分析及结果 |
63-84 |
|
5.3.1 平面形状为正方形 |
63-72 |
|
5.3.2 平面形状为正六边形 |
72-81 |
|
5.3.3 参数分析 |
81-84 |
|
5.4 本章小结 |
84-85 |
|
第6章 脊谷式膜结构流固耦合风振响应数值模拟 |
85-95 |
|
6.1 前言 |
85 |
|
6.2 分析模型及结构参数 |
85-86 |
|
6.3 数值模拟分析及结果 |
86-94 |
|
6.3.1 0°风向角 |
86-89 |
|
6.3.2 90°风向角 |
89-92 |
|
6.3.3 参数分析 |
92-94 |
|
6.4 本章小结 |
94-95 |
|
第7章 结论与展望 |
95-98 |
|
7.1 结论 |
95-96 |
|
7.2 进一步的工作方向 |
96-98 |
|
参考文献 |
98-103 |
|
致谢 |
103-104 |
|
在读期间发表的学术论文 |
104-105 |
|
学位论文评阅及答辩情况表 |
105 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.123524 |
