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基于数字孪生的索膜结构构件失效机制研究
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作者 刘占省 史国梁 +2 位作者 王泽强 赵一峰 贾玮寒 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第4期357-367,共11页
索膜结构在运维过程中容易受到风荷载、温度等外界环境因素的影响,导致节点松动、构件失效进而严重影响了结构的安全性能.如何实现结构服役期安全状态的精准仿真,有效提高结构的抗倒塌性能,同时降低健康监测的成本是实现索膜结构智慧运... 索膜结构在运维过程中容易受到风荷载、温度等外界环境因素的影响,导致节点松动、构件失效进而严重影响了结构的安全性能.如何实现结构服役期安全状态的精准仿真,有效提高结构的抗倒塌性能,同时降低健康监测的成本是实现索膜结构智慧运维所面临的关键问题.本文提出了基于数字孪生的索膜结构构件失效机制分析方法.首先从几何和物理两个层面修正虚拟模型,形成高保真的数字孪生模型的建立方法,从而高效精准地映射结构受力状态.其次,在孪生模型的基础上,给出构件失效前后力学响应的分析流程.在孪生模型中设置构件失效工况,获取结构的力学响应规律.根据失效前后结构力学性能的变化情况,计算构件重要性系数,捕捉关键受力构件.在关键构件失效后分析结构内力分布情况,得到结构倒塌前的传力机理.以长春东收费罩棚索膜结构为研究对象进行方法应用,验证了理论方法的可行性.案例应用结果表明:所建立的孪生模型可以有效仿真结构的受力状态,计算误差在3%以内;通过分析各类构件失效后的结构力学性能得到了力学响应表现规律和关键受力构件;基于关键受力构件失效前后的力学响应,建立了传力机理,获取了内力传递路径,明确了结构健康监测对象.本研究方法为制定结构安全的智慧运维策略和提高结构抗倒塌性能提供了可靠支撑. 展开更多
关键词 索膜结构 数字孪生 构件失效 力学响应 传力机理
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BIM技术在碳纤维立面索膜结构深化设计与施工中的应用
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作者 潘宁 朱茂茂 +3 位作者 黄亮 罗钦富 黄青隆 林中兴 《土木建筑工程信息技术》 2024年第2期59-63,共5页
厦门新体育中心项目白鹭体育场建筑立面采用碳纤维立面索膜结构,具有造型复杂、多专业交叉及施工难度大等特点。本文采用3D3S Design软件进行碳纤维立面索膜结构的二次钢结构、碳纤维索结构及膜结构的深化设计,设计了一种立面平行板碳... 厦门新体育中心项目白鹭体育场建筑立面采用碳纤维立面索膜结构,具有造型复杂、多专业交叉及施工难度大等特点。本文采用3D3S Design软件进行碳纤维立面索膜结构的二次钢结构、碳纤维索结构及膜结构的深化设计,设计了一种立面平行板碳纤维索专用索夹;通过Revit软件进行施工模拟分析,对白鹭体育场碳纤维立面索膜结构进行分析,提出了基于BIM技术碳纤维立面索膜结构设计及施工的标准化流程。实践表明:BIM技术在碳纤维立面索膜结构设计与施工中的应用,可提前发现并解决复杂节点设计及碰撞问题,提高深化设计效率,同时可优化施工部署,降低返工风险。 展开更多
关键词 索膜结构 碳纤维 PTFE膜结构 BIM技术 深化设计
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超大跨煤棚预应力拱桁架索膜结构工程应用介绍
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作者 吕东阳 谭浩 《建筑科技》 2024年第3期26-29,共4页
对露天煤场进行环保全封闭建设具有良好的社会效益和一定的经济效益。阐述煤场封闭工程建设的必要性,从煤场规划、储煤工艺和电厂要求等方面分析超大跨煤棚方案的合理性,介绍煤棚建设概念设计,阐述预应力桁架结构技术,分享索膜结构的设... 对露天煤场进行环保全封闭建设具有良好的社会效益和一定的经济效益。阐述煤场封闭工程建设的必要性,从煤场规划、储煤工艺和电厂要求等方面分析超大跨煤棚方案的合理性,介绍煤棚建设概念设计,阐述预应力桁架结构技术,分享索膜结构的设计难点及施工经验,展示超大跨煤棚应用效果,以期为其他大型料场棚化工程提供借鉴。 展开更多
关键词 超大跨 煤棚 预应力桁架 索膜结构
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索膜结构分析理论研究综述与展望 被引量:16
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作者 冯虹 钱素萍 袁勇 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期1033-1037,共5页
索膜结构是一种新型的空间张拉体系 ,由于自身的结构特点 ,使得索膜结构与其它结构体系相比 ,有着自己独特的分析和设计方法 ,为此就索膜结构的理论研究和分析方法加以总结和评述 ,并对今后的研究方向做出展望 .
关键词 索膜结构 力学模型 分析方法 研究动态 空间张拉体系 建筑结构 动力分析 裁剪分析
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车辐式大跨度张拉索膜结构的自振和静风作用分析 被引量:9
5
作者 孙文波 王剑文 +1 位作者 刘永桂 罗益群 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2007年第z1期672-675,690,共5页
选取佛山世纪莲体育中心的大跨度车辐式张拉索膜结构作为研究的原始模型,着重讨论不同预应力度和不同的膜的张拉刚度对结构自振特性和静风反应的影响。计算表明,结构的预应力度对结构的自振特性和静风反应影响较大。
关键词 车辐式索膜结构 预应力度 张拉刚度 自振特性 静风分析
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考虑流固耦合效应的鞍形索膜结构体表风压和风致响应 被引量:5
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作者 李华峰 周岚 周岱 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期967-971,共5页
基于Menter SST湍流模式和非线性有限元理论,在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary La-grangian-Eulerian,ALE)描述下,构建了耦合方程迭代求解策略.针对鞍形索膜结构与柔性屋面、刚性屋面等的力学模型不同,在底裙封闭、底裙开敞等不同工况条件... 基于Menter SST湍流模式和非线性有限元理论,在任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary La-grangian-Eulerian,ALE)描述下,构建了耦合方程迭代求解策略.针对鞍形索膜结构与柔性屋面、刚性屋面等的力学模型不同,在底裙封闭、底裙开敞等不同工况条件下,数值模拟和分析比较了结构体表风压分布和结构风致响应.计算结果表明,鞍形索膜结构为底裙封闭时,刚、柔性屋面工况的膜面风压分布存在明显差异;对于柔性鞍形索膜结构,底裙开敞工况的结构风致响应明显大于底裙封闭工况,相应的膜面风压分布、位移分布和有效应力分布均与底裙封闭工况差异明显. 展开更多
关键词 索膜结构 流固耦合作用 风压 风致响应 数值模拟
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预应力索膜结构的D.R法找形分析 被引量:10
7
作者 张华 单建 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期41-44,51,共5页
本文应用动力松弛法(D.R)对预应力索膜结构进行了找形分析。选择平面形状作为初始试形状并用平面膜元代替一般文献中D.R法使用的虚设索元,得出了索膜结构在预应力态下的平衡形状分析方法。算例分析验证了该方法简便、实用,并且与索膜结... 本文应用动力松弛法(D.R)对预应力索膜结构进行了找形分析。选择平面形状作为初始试形状并用平面膜元代替一般文献中D.R法使用的虚设索元,得出了索膜结构在预应力态下的平衡形状分析方法。算例分析验证了该方法简便、实用,并且与索膜结构的静动力分析具有统一性。 展开更多
关键词 索膜结构 找形分析 动力松弛法 平面膜元 静动力 预应力
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佛山体育中心新体育场屋盖索膜结构设计 被引量:11
8
作者 孙文波 杨叔庸 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2007年第2期99-101,共3页
佛山体育中心新体育馆屋面是轮辐式的全张拉索膜结构。采用非线性有限元法对结构的找形过程进行了分析,计算了不同角度风荷载作用下结构的风压分布,得到了结构的最大和最小风压及结构整体的变形,对结构的静力稳定问题进行了探讨。分析... 佛山体育中心新体育馆屋面是轮辐式的全张拉索膜结构。采用非线性有限元法对结构的找形过程进行了分析,计算了不同角度风荷载作用下结构的风压分布,得到了结构的最大和最小风压及结构整体的变形,对结构的静力稳定问题进行了探讨。分析结果表明,整体张拉结构的预应力施加与施工过程的控制关系密不可分,应注意施工过程中的分阶段分析。 展开更多
关键词 轮辐式 索膜结构 整体提升 计算 分析
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威海体育场挑篷索膜结构风洞试验研究 被引量:14
9
作者 武岳 向阳 沈世钊 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2001年第6期66-68,共3页
介绍了威海体育场看台挑篷索膜结构风洞测压试验结果 ,分析了其风压分布的特点 ,并给出了可供实际结构计算时参考的风荷载值。试验研究表明 ,对于这种大型、复杂、对风荷载作用敏感的结构 。
关键词 挑蓬索膜结构 风洞试验 风压体型系数 体育场 风荷载
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索膜结构的抖振动力特性研究 被引量:8
10
作者 张华 单建 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期61-65,共5页
研究了索膜结构在脉动风作用下的动力特性。采用Wilson-q逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了索膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,求得结构的时程响应曲线。通过实例分析,探讨了结构参数变化对自振频率的影响;研究抖... 研究了索膜结构在脉动风作用下的动力特性。采用Wilson-q逐步积分法和Newton-Raphson迭代法推导了索膜结构在抖振力作用下的非线性动力增量平衡方程,求得结构的时程响应曲线。通过实例分析,探讨了结构参数变化对自振频率的影响;研究抖振力作用下索膜结构响应的频谱特性,从而得出索膜结构的抖振响应特性。 展开更多
关键词 索膜结构 动力特性 非线性分析 抖振
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索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究 被引量:12
11
作者 武岳 沈世钊 《建筑钢结构进展》 2006年第2期30-36,共7页
大跨度张力结构(以索膜结构为代表)的风振性能研究一直是结构风工程领域的热点问题之一,特别是涉及到对风-结构的气弹耦合效应估算时,因其具有较大的理论难度,至今尚未得到较好解决。本文首先对索膜结构风振分析问题的特点和一些主要研... 大跨度张力结构(以索膜结构为代表)的风振性能研究一直是结构风工程领域的热点问题之一,特别是涉及到对风-结构的气弹耦合效应估算时,因其具有较大的理论难度,至今尚未得到较好解决。本文首先对索膜结构风振分析问题的特点和一些主要研究方法进行了评述,然后着重介绍了目前在考虑气弹耦合效应时的索膜结构风振性能研究进展情况,最后对进一步的研究工作提出了展望。研究表明,大跨度张拉结构与风的动力耦合作用与桥梁和高层结构相比并不完全相同,而是具有明显的自身特点,这对于今后的研究方向和研究重点具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 索膜结构 风振响应 气动弹性 风洞试验
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轮辐式索膜结构连续倒塌性能分析 被引量:7
12
作者 黄华 冼耀强 +1 位作者 刘伯权 丁江澍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期27-36,共10页
以佛山世纪莲体育中心为工程背景,通过定性模型试验测试及原型结构有限元分析,系统研究不同构件断裂情况下轮辐式索膜结构动力响应及连续倒塌性能。结果表明,该轮辐式索膜结构主要构件重要性由小到大依次为悬挂索、腹杆、下压环、上压... 以佛山世纪莲体育中心为工程背景,通过定性模型试验测试及原型结构有限元分析,系统研究不同构件断裂情况下轮辐式索膜结构动力响应及连续倒塌性能。结果表明,该轮辐式索膜结构主要构件重要性由小到大依次为悬挂索、腹杆、下压环、上压环、墩柱、分叉索、脊索、谷索、内环索;重要构件断裂造成的破坏程度由轻到重依次为一根谷索断裂、一根脊索断裂、两根相邻谷索断裂、两根相邻脊索断裂、墩柱断裂、两根相邻索断裂、三根相邻索断裂、内环索断裂;该结构具有较好的抗连续倒塌能力,重要杆件裂后,能将其承担的荷载迅速传递给相邻构件,较好地将坍塌部分限制在有限区域内;通过采用双索体系、分区域设计及多柱式墩可提高结构抗倒塌能力。 展开更多
关键词 轮辐式索膜结构 连续倒塌 动力反应 模型试验 有限元分析
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上海世博会世博轴索膜结构屋面有限元分析与研究 被引量:4
13
作者 朱丙虎 张其林 杨宗林 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2011年第S1期100-103,共4页
作为索膜结构的一个工程实例,介绍了上海世博会世博轴索膜结构屋面有限元分析理论和分析方法。包括计算模型的确定、单元的选取、找形分析过程和初始态的评价原则、荷载效应分析过程和荷载作用下膜面应力与变形的控制。分析结果表明,索... 作为索膜结构的一个工程实例,介绍了上海世博会世博轴索膜结构屋面有限元分析理论和分析方法。包括计算模型的确定、单元的选取、找形分析过程和初始态的评价原则、荷载效应分析过程和荷载作用下膜面应力与变形的控制。分析结果表明,索膜结构找形分析的关键问题是如何确定索和膜的预应力大小,荷载效应分析的关键是如何控制膜面应力及位移。采用有限元法有效解决了本工程索膜结构找形和荷载效应分析问题。分析方法和过程可为类似结构分析设计提供参考。 展开更多
关键词 世博轴 有限元分析 索膜结构 找形分析 荷载效应分析
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基于Burgers四元件模型的索膜结构蠕变性能分析 被引量:3
14
作者 刘海卿 王玥 李忠献 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期204-207,共4页
索膜结构在一定的温度和恒定外力作用下会产生变形随时间增长而逐渐增大的现象,即蠕变现象,影响结构的使用价值,因而对索膜结构的蠕变性能的研究是至关重要的.文章利用描述粘弹性蠕变行为的Burgers四元件模型来模拟索膜结构的蠕变性能,... 索膜结构在一定的温度和恒定外力作用下会产生变形随时间增长而逐渐增大的现象,即蠕变现象,影响结构的使用价值,因而对索膜结构的蠕变性能的研究是至关重要的.文章利用描述粘弹性蠕变行为的Burgers四元件模型来模拟索膜结构的蠕变性能,推导出蠕变影响的有限元方程.同时,还利用ANSYS软件对索膜结构进行蠕变分析,得出了蠕变第一阶段曲线,为研究蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据. 展开更多
关键词 索膜结构 粘弹性 蠕变 Burgers四元件模型
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索膜结构自振特性的仿真分析 被引量:4
15
作者 温世峰 徐红炉 支希哲 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第4期328-330,334,共4页
索膜结构属于风敏感结构,其在风荷载作用下的反应,与结构的自振特性密切相关。通过索膜结构的自振特性分析发现,索膜结构的自振频率较低且呈连续密集分布,振型也比较复杂;影响其自振特性的主要结构参数是膜中预应力和结构跨度,随着膜中... 索膜结构属于风敏感结构,其在风荷载作用下的反应,与结构的自振特性密切相关。通过索膜结构的自振特性分析发现,索膜结构的自振频率较低且呈连续密集分布,振型也比较复杂;影响其自振特性的主要结构参数是膜中预应力和结构跨度,随着膜中预应力的增加,自振频率呈较大幅度提高,而随着结构跨度的增大,自振频率却大幅度降低;另外,加劲索的张拉刚度对自振频率特别是第一自振频率影响很小;运用有限元软件ANSYS模拟分析了一个实际算例,验证了以上结论。 展开更多
关键词 索膜结构 自振特性 自振频率 风荷载
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ANSYS的索膜结构找形系统研究 被引量:3
16
作者 阎春平 李志军 刘飞 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期86-89,共4页
索膜结构找形在ANSYS上实现时,由于找形过程步骤复杂以及ANSYS软件本身的特点,存在学习周期长,对用户分析能力要求高的问题。通过分析索膜结构有限元法找形的原理,总结提炼索膜结构找形的步骤,给出了其在ANSYS上实现的方法,并且应用APD... 索膜结构找形在ANSYS上实现时,由于找形过程步骤复杂以及ANSYS软件本身的特点,存在学习周期长,对用户分析能力要求高的问题。通过分析索膜结构有限元法找形的原理,总结提炼索膜结构找形的步骤,给出了其在ANSYS上实现的方法,并且应用APDL参数化有限元分析技术及UIDL用户接口定制技术对ANSYS进行二次开发完成了找形系统。实例验证了找形系统的实用性和可靠性。为工程设计人员进行找形计算节约了时间,为以后找形系统的研究和开发提供了思路和参考价值。 展开更多
关键词 索膜结构 ANSYS 找形 APDL UIDL
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索膜结构的动力松弛法分析 被引量:5
17
作者 李重阳 魏德敏 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期80-84,共5页
根据索膜结构几何非线性的特点,以动力松弛法为迭代方法,推导出在均布预张力作用下的找形公式以及静荷载作用下的受力计算公式.然后绘制出多种预张力、矢跨比时典型结构的位移-荷载曲线,通过比较发现,提高矢跨比可以明显减小结构的位移... 根据索膜结构几何非线性的特点,以动力松弛法为迭代方法,推导出在均布预张力作用下的找形公式以及静荷载作用下的受力计算公式.然后绘制出多种预张力、矢跨比时典型结构的位移-荷载曲线,通过比较发现,提高矢跨比可以明显减小结构的位移;而通过提高预张力的方法,其结构位移的量减少不大. 展开更多
关键词 索膜结构 找形分析 静力分析 动力松弛法
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索膜结构的静力分析 被引量:4
18
作者 林文静 陈树辉 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期4-8,共5页
应用动态松弛法对索膜结构进行初始形态分析和静荷载分析。引入刚度调整系数并提出新的参数取值方法。该刚度调整系数能灵活地保证各种不同刚度结构计算的稳定性。在找形分析中引入测地线单元,加速了找形收敛速度。典型算例说明动态松... 应用动态松弛法对索膜结构进行初始形态分析和静荷载分析。引入刚度调整系数并提出新的参数取值方法。该刚度调整系数能灵活地保证各种不同刚度结构计算的稳定性。在找形分析中引入测地线单元,加速了找形收敛速度。典型算例说明动态松弛法是索膜结构静力分析的有效方法。 展开更多
关键词 索膜结构 找形分析 静力分析 动态松弛法
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既有索膜结构检测方法与工程应用 被引量:4
19
作者 张其林 罗晓群 《施工技术》 CAS 2018年第6期41-44,共4页
介绍了既有索膜结构存在的主要问题,总结了长期运营期内既有索膜结构的主要结构损伤,介绍了既有索膜结构检测的主要方法和常用设备,以芜湖奥体中心体育场和上海虹口足球场为例介绍了既有索膜结构主要的检测工作,从技术和管理上对既有索... 介绍了既有索膜结构存在的主要问题,总结了长期运营期内既有索膜结构的主要结构损伤,介绍了既有索膜结构检测的主要方法和常用设备,以芜湖奥体中心体育场和上海虹口足球场为例介绍了既有索膜结构主要的检测工作,从技术和管理上对既有索膜结构的检测监测及维护保养提出了建议。 展开更多
关键词 索膜结构 既有结构 检测 维护 材料性能
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世博轴大型索膜结构节点和体系的试验研究 被引量:1
20
作者 张其林 杨宗林 +2 位作者 罗晓群 陈鲁 王洪军 《施工技术》 CAS 北大核心 2010年第8期96-100,共5页
介绍了上海世博会世博轴大型索膜结构的一系列试验研究,包括阳光谷钢结构不同节点形式的力学性能、膜材和连接件的力学性能、预应力索膜结构体系的鲁棒性、膜面风振特性等。给出膜边界的破坏模式以及最终确定的膜边界连接件,指出膜面体... 介绍了上海世博会世博轴大型索膜结构的一系列试验研究,包括阳光谷钢结构不同节点形式的力学性能、膜材和连接件的力学性能、预应力索膜结构体系的鲁棒性、膜面风振特性等。给出膜边界的破坏模式以及最终确定的膜边界连接件,指出膜面体系具有较好的鲁棒性。通过测试结果,给出各测点基于位移的风振系数计算公式。这些研究工作为索膜结构的安全性提供了保障。 展开更多
关键词 上海世博会 世博轴 索膜结构 试验研究 监测和检测
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