Основной процесс поиска формы
Практически материалы, используемые для изготовления мембранных конструкций, подвержены только пределу прочности на разрыв. Все нагрузки передаются исключительно за счет растяжения. Чтобы обеспечить достаточное сопротивление и постоянство формы для мембранных конструкций, необходимо обеспечить соответствующее предварительное напряжение.
Из-за нулевой жесткости материалов невозможно отделить макет формы от расчета предварительного напряжения, поскольку форма определяется предварительным напряжением. Каждая пространственная система равновесия сил (т.е. равновесия сил предварительного напряжения) однозначно определяет пространственную форму мембранной конструкции. Задавая граничные условия и силы предварительного напряжения в состоянии равновесия, уточняется фактическая форма мембранной конструкции. Поиск формы мембранной конструкции в зависимости от заданного предварительного напряжения называется поиском формы .
Существует два разных подхода к поиску формы:
- Задание граничных условий и предварительного напряжения ➝ Ищется соответствующая форма равновесия.
- Задание граничных условий и формы (деформации) мембраны ➝ Требуется равновесное предварительное напряжение.
Оба метода действительны и имеют свои преимущества. Однако никогда нельзя пренебрегать взаимодействием между формой и предварительным напряжением нагрузки. Второй вариант облегчает влияние на окончательную форму, а первый вариант облегчает расчет окончательного предварительного напряжения.
Поскольку предварительное напряжение имеет решающее значение для несущей способности и срока службы конструкций, дополнительный модуль 'Form Finding' также предлагает этот метод поиска формы.
Ключевые особенности процесса поиска формы
Существует прямая зависимость между предварительным напряжением нагружения и формой мембранных конструкций. Свойства используемых тканей значения не имеют. Процесс поиска формы не зависит от материала.
Помимо граничных условий и предварительных напряжений, на форму мембранной конструкции могут влиять также нагрузки. Таким образом, для мембран с пневматическим предварительным напряжением программа ищет форму равновесия для заданного предварительного напряжения и внутреннего давления.
Нагрузка от собственного веса также может повлиять на процесс поиска формы. При необходимости можно найти форму, которая соответствует заданному предварительному напряжению, собственному весу и внутреннему давлению. Однако, как правило, собственный вес, применяемый в процессе поиска формы, практически не влияет на окончательную форму и предварительное напряжение, поскольку собственный вес ткани невелик.
Метод подхода для поиска формы
Форма мембранной конструкции четко определяется граничными условиями и предварительным напряжением равновесия, при необходимости - равновесием между предварительным напряжением и нагрузкой (внутреннее давление, собственный вес). Однако одной из трудностей является определение равновесного предварительного напряжения, то есть пространственного равновесия сил.
При проектировании мембранной конструкции изотропное предварительное напряжение обычно является единственным равновесным предварительным напряжением, которое можно определить заранее. Однако такое предварительное напряжение не всегда оказывается подходящим - как с точки зрения фактической формы, так и с точки зрения последующего нелинейного расчета. Более того, может случиться так, что форма, соответствующая изотропному предварительному напряжению, физически невозможна из-за определенных граничных условий.
Следовательно, необходимо указать ортотропное предварительное напряжение в процессе поиска формы. Постоянное ортотропное предварительное напряжение в состоянии равновесия возможно только в том случае, если гауссова кривая соответствующей поверхности равна нулю (например, в случае плоских или цилиндрических поверхностей). Двуизогнутые мембранные конструкции этим свойством не обладают. Придется спроектировать мембрану с общей пространственной ортотропностью.
При условии предварительного напряжения. Однако это нереально и требует инструмента, который может найти не только равновесную форму, но и равновесное предварительное напряжение, задавая предварительные напряжения в двух направлениях (направление основы и направление утка).
В 'поиске формы' реализованы два метода, которые можно использовать для нахождения равновесных форм и равновесных предварительных напряжений - метод проекции и стандартный метод. Оба метода основаны на хорошо известном методе поиска формы Обновленная справочная стратегия (URS) К. U. БЛЕТЦИНГЕР и Э. RAMM с 1999 г. Ссылка [1 ].
- banner.tip
