充气薄膜管气-膜耦合作用的有限元分析

• 作者: 王晓峰 付慧杰 杨庆山
• 来源期刊: 工程力学
• 关键词: 充气薄膜管 气-膜耦合作用 有限元分析 压弯荷载 褶皱临界荷载 极限承载力
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 土木工程学科|CIVIL ENGINEERING
• 页码范围: 161-170,190
• 页数: 11页
• 分类号: TU383
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0395

摘要

充气薄膜管通过内充气压获得刚度和承载力.荷载作用下的变形会导致内充气压改变,进而引起结构刚度的变化,体现为内充气体与外围薄膜耦合作用.该文采用有限元方法对充气薄膜管的气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律进行数值分析.通过将内充气体等效为小扰动线性有势流体以考虑内充气体与外围薄膜的耦合作用;通过将有限元分析结果与相应的试验结果进行对比,验证考虑气-膜耦合作用有限元模型的正确性和精确性;通过将分析结果与内充气体被等效为外围薄膜静力边界条件情况下的计算结果进行对比,研究气-膜耦合作用对充气薄膜管褶皱临界荷载和极限承载力的影响及其随初始内压、长细比、端部约束类型以及轴向荷载的变化情况.研究结果表明,气-膜耦合作用对褶皱临界荷载和极限承载力具有重要影响,且呈现非单调变化的特点,在影响因素的变化范围内,出现极大值或(和)极小值.该文的研究成果揭示了充气薄膜管的气-膜耦合作用规律,有助于深入认识充气薄膜管的力学行为,确保空间充气薄膜结构设计计算的可靠性.