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膜結(jié)構(gòu)景觀廳設(shè)計_出方案效果圖_膜結(jié)構(gòu)景觀策劃
2012-03-26 12:08:55   來源:   評論:0 點擊:

1 1膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題就是確定初始狀態(tài)的問題,在許多專著上被稱為找形(FormFinding)。膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題有兩種類型: ?。?)給

1.1膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題就是確定初始狀態(tài)的問題,在許多專著上被稱為“找形”(FormFinding)。膜結(jié)構(gòu)的形狀確定問題有兩種類型:
  (1)給定預(yù)應(yīng)力分布的形狀確定問題:預(yù)先假定膜結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的分布情況,在根據(jù)受力合理或經(jīng)濟原則進行分析計算,以得到膜的初始幾何狀態(tài)。
 ?。?)給定幾何邊界條件的形狀確定問題:預(yù)先確定膜結(jié)構(gòu)的幾何邊界條件,然后計算分析預(yù)應(yīng)力分布和空間形狀。
  肥皂泡就是合理的自然找形的膜結(jié)構(gòu)。最初的找形正是通過皂膜比擬來進行,后來發(fā)展到用其他彈性材料做模型,通過測量模型的空間坐標來確定形狀,對于簡單的外形也可以用幾何分析法來確定,膜結(jié)構(gòu)找形技術(shù)的真正發(fā)展來自計算機有限元分析方法的發(fā)展。為了尋求膜結(jié)構(gòu)的合理的幾何外形,需要通過計算機的多次迭代才能得到。
  常用的計算機找形方法有:力密度法、動力松弛法、有限元法。
2.2力密度法
  索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中拉力與索長度的比值定義為力密度(ForceDensity)。力密度法(ForceDensityMethod)是由Linkwitz及Schek提出來的,原先只是用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形,將膜離散為等代索網(wǎng),后來,該方法被用于膜結(jié)構(gòu)的找形。把等代為索的膜結(jié)構(gòu)看成是由索段通過結(jié)點相連而成,通過指定索段的力密度,建立并求解結(jié)點的平衡方程,可得各自由結(jié)點的坐標。
  不同的力密度值,對應(yīng)不同的外形。當外形符合要求時,由相應(yīng)的力密度即可求得相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力分布值。力密度法也可以用于求解最小曲面,最小曲面時膜內(nèi)應(yīng)力處處相等,肥皂膜就是最好的最小曲面的例子。實際上的最小曲面無法用計算機數(shù)值計算方法得到,所以工程上常采用指定誤差來得到可接受的較小曲面。
  力密度法的優(yōu)點是只需求解線性方程組,其精度一般能滿足工程要求。用力密度法找形的軟件有德國EASY(EasyForm)、意大利Forten32、新加坡WinFabric等。
  2.3動力松弛法
  動力松弛法(DynamicRelaxationMethod)是一種專門求解非線性系統(tǒng)平衡狀態(tài)的數(shù)值方法,他可以從任意假定的不平衡狀態(tài)開始迭代得到平衡狀態(tài),最早將這種方法用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的是Day和Bunce,而Barnes則成功地應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)的找形。
  力密度法只是從空間上將膜離散化,而動力松弛法從空間和時間兩方面將膜結(jié)構(gòu)體系離散化??臻g上的離散化是將結(jié)構(gòu)體系離散為單元和結(jié)點,并假定其質(zhì)量集中于結(jié)點上。時間上的離散化,是針對結(jié)點的振動過程而言的。初始狀態(tài)的結(jié)點在激振力作用下開始振動,這時跟蹤體系的動能;當體系的動能達到極值時,將結(jié)點速度設(shè)置為零,跟蹤過程重新開始,直到不平衡力為極小,達到新的平衡為止。
 


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