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2026-01-19

多腔膜垫的结构找形

在 RFEM 中,气动结构的形态生成是通过附加模块形态生成来实现的。在 RFEM 6 中,可以使用形态生成附加模块,根据预应力的边界条件和内部压力载荷,计算受拉膜材的平衡状态。

建模

为了建模和计算一个多室薄膜枕垫,需要在基本设置中进行各种输入(见图 1)。 为了迭代和塑性计算模型的形状变化,必须在分析附加功能中选择并激活“非线性材料行为”和“形状查找”。否则,所有设置如常进行。

为了简化建模,材料预先通过导航栏定义。从材料库中选择合适的材料类型。基本特征值已经预设并可以直接使用。通过基本设置“非线性材料计算”,可以从不同的材料模型中选择,以进行塑性和非线性计算(见图 2)。

首先建模初始系统。为此,利用线条定义表面的外边缘及其后期承受内部压力时的方向。表面的预偏移越多或越精确,RFEM计算最终状态所需的迭代就越少。不过这并不是必要的,也可以仅略微预偏移。

接下来,将表面放置在定义的外线之上,从而创建一个体积体。在编辑菜单的“输入轴”选项卡下,定义轴的方向,以便在稍后的荷载输入中应力或力的方向一致(见图 3)。 该体积在标准条件下[1 Bar, 23°C]充入选定的气体。过压的荷载稍后在荷载情况下定义。

为了简化形状查找和荷载施加,可以在“面组”菜单下选择多个表面并将其组合为一个面组。这样,它们可以作为一个单元处理,例如在跨面施加荷载或计算连续表面。

荷载输入

模型结构建模完成后,可以进行荷载输入。在 RFEM 6 中,形状查找和体积荷载分配给膜与气体等元素。为了进行形状查找,荷载输入专门在“预应力”作用类别下的一个单独荷载情况下进行,如图 5 所示。

形状查找的面荷载输入数据包括计算方法(标准或投影)、形状查找定义(力、应力或垂度)以及相关力的大小。

标准方法描述一个可以在空间中自由移动到目标位置的矢量,而投影方法描述一个在空间中部分可移动并固定在其 XY 坐标的矢量。对于气动稳定的膜,标准方法是合适的。

在体积荷载的编辑菜单中,设置气体行为。根据选择的行为输入荷载大小。输入参数的意义在荷载示意图中说明。

分析设置

在静力分析设置中,用户可以决定形状查找计算应重新应用最初定义的预应力到元素的频率。如果超过此限制,程序将不再用初始值重新应用预应力。更多的迭代可能导致更好的收敛。

结果

计算荷载情况后,可以在导航器的“结果”标签中以图形方式显示变形以及杆和面的结果。

形状

形状查找计算完成后,导航器中的结果将显示形状条目,其中包含三个子条目(见图 8)。右侧的控制板显示所示变形的图例。

轮廓线

轮廓线对应全球 XY 平面的等高线。

倾斜

通过倾斜条目,可以显示相对于全球 XY 平面的膜在各个位置的最大倾斜。

倾斜方向

角度也可以表示为倾斜方向。


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