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吳孟瑤1 , 宋維舉1 ,2 , 3
( 1 . 河北工程大學 土木工程學院 ,邯鄲 056038 ; 2. 天津大學 建筑工程學院 ,天津 300072 ;
3 . 華恒建設集團有限公司 ,寧波 315012)
摘 要 :膜材是一種新型建筑材料,具有自重輕和跨度大等特點。在風荷載的作用下,膜材容易出現顯著的形變和振動,可能會與周圍空氣流場形成“耦合效應 ”,嚴重時會導致結構失穩 ,進而威脅到建筑物的安全。 為解決上述問題,基于馮卡門大撓度理論和達朗貝爾原理,推導了流固耦合效應下鞍形薄膜結構強非線性振動的控制方程 ,利用伽遼金法獲得解析,分析流固耦合作用下風速 、振型階數 、膜面密度 、初始位移 、預應力、 膜面尺寸和矢跨比等參數,均對鞍形薄膜結構振動特性產生不同程度的影響,進而總結正交異性張拉膜結構在 流固耦合作用下強非線性振動的一般規律,為相關領域的研究與應用提供理論支撐與參考依據。
關鍵詞:薄膜結構 ;正交異性 ;流固耦合 ;非線性振動
中圖分類號:TU33
文獻標志碼:A
文章編號: 1005- 8249 (2025) 01- 0105- 08
DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .01 .020
WU Mengyao1 , SONG Weiju1 , 2 , 3
(1 . School of Civil Engineering , Hebei University of Engineering , Handan 056038 , China;
2. School of Civil Engineering , Tianjin University , Tianjin 300072 , China;
3 . Huaheng Construction Group Co. ,Ltd. ,Ningbo 315012 , China)
Abstract: Membrane material is a new type of building material, which has the characteristics of light weight and large span. Under the action of wind load, the membrane material is prone to significant deformation and vibration, which may have a "coupling effect" with the surrounding air flow field, and in severe cases, it will lead to structural instability, thus threatening the safety of buildings. In this paper, based on von Karman's large deflection theory and d 'Alembert's principle, the governing equations of strong nonlinear vibration of saddle-shaped membrane structures under fluid-structure coupling effect are derived, and the analytical solutions are obtained by Galerkin method. The parameters such as wind speed, mode order, membrane surface density, initial displacement, prestress, membrane surface size and vector-span ratio under fluid-solid coupling are analyzed, and all have different influences on the vibration characteristics of saddle-shaped membrane structures. Then, the general law of strong nonlinear vibration of orthotropic tension membrane structures under fluid-solid coupling is summarized, which provides theoretical support and reference for research and application in related fields.
Key words: membrane structure; orthotropy; fluid-structure coupling; nonlinear vibration
基金項目:河北省自然科學基金 (E2020402061 ) 。
作者簡介:吳孟瑤 (1997—) , 女 ,碩士研究生 ,研究方向:大跨空間結構。
通信作者:宋維舉 (1986—) , 男 ,博士 ,副教授 ,研究方向:大跨空間結構。
收稿日期:2023 - 08 - 27
冀公網安備13011002000529 技術支持:數字河北 