單向張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈模型風(fēng)洞試驗研究.pdf

1、張拉膜是一種新型的結(jié)構(gòu)體系，其剛度是靠膜內(nèi)預(yù)張力和一定幾何形狀而形成的,這類結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比具有兩個顯著的特點“輕”和“柔”。這使得膜結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能但對風(fēng)荷載作用敏感，膜結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載的作用下會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)與風(fēng)場之間的相互作用即所謂的“流固耦合”效應(yīng)，在一定條件下會使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，因此其風(fēng)振特性的研究對該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計非常重要。
　　膜結(jié)構(gòu)形式多樣，一般為復(fù)雜的三維體系，因此其流固耦合特性的影響因素很多。本文以單向張拉膜結(jié)構(gòu)作

2、為研究對象，其結(jié)構(gòu)形式簡單且不失張拉膜結(jié)構(gòu)的一般性，對于機理性研究是最好的選擇。此外單向張拉膜結(jié)構(gòu)受力特性簡單明確，在一定條件下可以簡化為二維，使得解析求解或數(shù)值模擬相對簡單，有助于以后試驗與理論求解的相互驗證。本文正是基于這樣的思想對該類結(jié)構(gòu)進行氣彈模型風(fēng)洞試驗，通過改變結(jié)構(gòu)特性參數(shù)和流場特性參數(shù)，來研究風(fēng)與結(jié)構(gòu)之間的流固耦合特性。主要工作如下：
　　1.制定了氣彈模型試驗的研究方案，從結(jié)構(gòu)特性參數(shù)的改變包括不同膜內(nèi)預(yù)張力、不同

3、膜材和流場特性參數(shù)的改變包括不同來流、不同底部支撐條件，這幾個方面來討論空氣和膜之間的流固耦合性能。
　　2.運用π定理對單向張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈模型試驗需要滿足的相似條件進行了推導(dǎo)；設(shè)計了單向張拉膜結(jié)構(gòu)的開敞式和封閉式氣彈模型；采用不同的方法對乳膠薄膜、防雨綢這兩種膜材進行了材性試驗。
　　3.對單向張拉膜氣彈模型進行了風(fēng)洞試驗，預(yù)張力變化試驗包括10N/m、20N/m、30N/m三種情況；下部支撐情況包括開敞式和封閉式；地貌情