检索结果-内蒙古大学图书馆

建筑结构学报 2012年第5期33卷 31-37页

作者：曹正罡范峰严佳川张雄迪陈肖达哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 中国建筑设计研究院北京100044

基于气撑式张弦结构的受力特点,设计制作2.5 m跨度的纺锤形气撑式张弦结构模型,研究在跨中两点集中荷载作用下结构变形和内力分布规律,考察内气压对结构受力性能的影响。通过对结构极限状态的分析,研究结构的破坏形态及失效机理。利用AN... 详细信息

基于气撑式张弦结构的受力特点,设计制作2.5 m跨度的纺锤形气撑式张弦结构模型,研究在跨中两点集中荷载作用下结构变形和内力分布规律,考察内气压对结构受力性能的影响。通过对结构极限状态的分析,研究结构的破坏形态及失效机理。利用ANSYS软件构建了纺锤形气撑式张弦结构精细化有限元模型,实现结构从放样态到充气态再到受荷态的全过程数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:有限元分析与试验结果吻合较好,两种方法获得的结构位移和内力值均比较接近;试验模型在集中荷载达到1.98 kN时达到极限状态,失效模式表现为上弦构件的局部屈曲破坏和气囊端部膜材出现褶皱。

关键词：气撑式张弦结构静力试验有限元分析受力性能

来源：评论

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气撑式张弦结构中气囊风阻特性仿真与试验

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沈阳农业大学学报 2022年第2期53卷 248-255页

作者：谷秀艳臧禹周志艳臧英叶青韦舰晶徐小杰夏娟张花哲孔令熙广州商学院信息技术与工程学院广州511363 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心/南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

随着植保作业面积和作业次数的增加,无人飞机坠机、炸机的情况时有发生,因此,提高植保无人飞机的安全性能、减少坠机带来的损失,是农业植保无人飞机进一步快速发展的关键技术之一。气撑式张弦结构综合了充气气囊和张弦梁结构的优势,将... 详细信息

随着植保作业面积和作业次数的增加,无人飞机坠机、炸机的情况时有发生,因此,提高植保无人飞机的安全性能、减少坠机带来的损失,是农业植保无人飞机进一步快速发展的关键技术之一。气撑式张弦结构综合了充气气囊和张弦梁结构的优势,将其作为植保无人机起落架,对无人机意外坠机和降落时起重要缓冲作用。气囊作为气撑式张弦结构的关键部件,其结构形状影响整机风阻特性。采用Ansys仿真与风洞试验相结合的方式,对流线型较好的4种气囊进行风阻特性分析,以优选出抗风性能好的气囊形状。仿真分析结果表明:气流流过时,纺锤型气囊总体速度变化均匀,风向始终与结构贴合,且压力变化平稳。风洞试验结果表明:相同风速下,纺锤型气囊角度偏移量和质心偏移量最小,分别为3.91°和25.8mm,说明纺锤型气囊风阻特性最好,与Ansys仿真分析结论吻合。优选出气撑式张弦结构中气囊的最优形状,为气撑式张弦结构在植保无人机上的应用提供了依据。

关键词：气撑式张弦结构气囊抗风性能 Ansys仿真风洞试验

来源：评论

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气撑式张弦结构基本力学性能研究

气撑式张弦结构基本力学性能研究

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作者：张雄迪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

气撑式张弦结构(Tensairity)是由一种低内压充气囊、下弦柔性索、上弦刚性杆件所组成的轻型混合结构体系。气撑式张弦结构体系构造简单、受力明确、充分利用充气内气压对结构施加预张力,并且为上弦刚性构件提供连续的平面内支撑,从而降... 详细信息

气撑式张弦结构(Tensairity)是由一种低内压充气囊、下弦柔性索、上弦刚性杆件所组成的轻型混合结构体系。气撑式张弦结构体系构造简单、受力明确、充分利用充气内气压对结构施加预张力,并且为上弦刚性构件提供连续的平面内支撑,从而降低了上弦构件的平面内计算长度,提高了上弦构件的稳定承载力,同时避免了撑杆的稳定问题,发挥了刚性、柔性以及空气等材料的优势,是一种自支撑、自平衡的结构体系,并且制造、运输、施工简捷方便,具有良好的应用前景。本文将应用大型有限元软件ANSYS构建了纺锤形气撑式张弦结构的精细化有限元模型,实现了结构从零态到初始态再到荷载态的全过程仿真模拟。重点研究了5m跨度的纺锤形气撑式张弦结构在跨中集中力、全跨均布力、半跨均布力作用下的结构变形、内力分布情况等基本静力性能,获得了结构各组成构件的最不利控制截面以及结构的极限承载能力和极限状态。同时分别对15m、25m、35m和50m跨度的纺锤形气撑式张弦结构展开了大规模的系统化参数分析。通过对结构跨径比、充气内压、下弦索截面和上弦截面等结构参数的研究,总结了结构参数变化对结构静力性能的影响规律。主要包括结构最大变形、上弦构件最大轴力、上弦构件最大弯矩、上弦构件的最大应力和下弦最大应力等方面的具体研究。给出了对于不同结构参数的合理的建议取值范围,希望为今后更多的工程设计和实践提供有价值的参考。为掌握气撑式张弦结构的设计、加工工艺,并为数值分析提供对比依据,针对2.5m跨度的纺锤形气撑式张弦结构开展了模型试验。为保证试验结果的准确性,在试验之前,对模型相似比,关键节点设计、相关测量方案和总体试验方案等问题均进行了详细探讨。通过对试验结果的分析,并和数值计算结果分析对比,发现试验结果和数值结果基本上能吻合,表明本模型设计和节点构造是合理有效的,数值计算方法是正确可行的。

关键词：气撑式张弦结构静力性能研究参数分析模型试验

来源：评论

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植保无人飞机抗摔脚架的气撑式张弦结构设计与试验

植保无人飞机抗摔脚架的气撑式张弦结构设计与试验

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作者：谷秀艳华南农业大学

学位级别：硕士

农业航空作业具有效率高、质量好、适应性广、成本低、应付突发灾害能力强等特点,正越来越受到社会各界的广泛重视。据相关专家预测,到2030年,我国农业航空植保的作业面积将达到总耕种面积的30%。但是,随着农业航空植保作业面积和作业... 详细信息

农业航空作业具有效率高、质量好、适应性广、成本低、应付突发灾害能力强等特点,正越来越受到社会各界的广泛重视。据相关专家预测,到2030年,我国农业航空植保的作业面积将达到总耕种面积的30%。但是,随着农业航空植保作业面积和作业次数的增加,无人飞机坠机、炸机的情况时有发生,制约了农用植保无人飞机的发展。无人飞机的安全起降是保证无人飞机正常作业的基础,有利于农业航空植保的稳定发展,因此,开展无人飞机的抗摔性能研究显得尤为重要。本文针对目前无人飞机抗摔结构不足以保证无人飞机安全起降的问题,提出将气撑式张弦结构应用在植保无人飞机抗摔脚架上,增强对无人飞机安全起降的保护作用。采用理论与试验相结合的方法,对植保无人飞机抗摔脚架的气撑式张弦结构进行了系统研究。主要研究内容包括:（1）优选出一种抗风阻性能较好的模型作为气撑式张弦结构的气囊部分。参考相关文献,初选纺锤型、剑鱼型、KILO型,SSN型四种模型,通过Ansys软件对四种模型的抗风阻性能进行仿真试验分析,试验结果表明:纺锤型与其他三个模型相比,当气流流过时,速度变化均匀,产生的压力变化平稳,且风向始终贴合模型,抗风性能更好。在风洞内对四种形状的模型的仿真分析进行验证试验。试验结果表明:在3m/s11m/s的风速下,纺锤型气囊偏移角度和质心偏移距离都小于其他三个模型。与仿真结果一致,优选出最佳气囊形状为纺锤型。（2）根据优选出的气囊形状及飞行器的尺寸参数,结合上弦和下弦,设计制作了跨度为0.8m,跨径比为5:1的纺锤型气撑式张弦结构;采用电动拉力试验机对气撑式张弦结构、普通的碳纤维杆件分别进行加载试验,试验结果表明:气撑式张弦结构的切变模量为:G1=1.482×10～7,碳纤维片的切变模量为:G2=0.851×10～7,G1>G2,表明气撑式张弦结构的刚度大于普通的碳纤维片;当加载的载荷达到48N时,碳纤维片发生的形变量为72mm,结构断裂,气撑式张弦结构发生的位移为41mm,且整体结构并未被破坏,当加载的载荷达到300N时,气撑式张弦结构的上弦断裂,结构失效;可见,两种试件在承受相同的力时,气撑式张弦结构产生的形变量更小,受力性能更好,验证了气撑式张弦结构的有效性;且气撑式张弦结构和碳纤维片两种试件在受力-位移上均存在线性关系,气撑式张弦结构的线性方程为:y=3.9622x-4.5126,R2=0.9877;碳纤维片的线性方程为:y=2.4242x-4.093,R2=0.9956。（3）借助高速摄影仪进行无人飞机坠落观测试验,分别将带有气撑式张弦结构的无人飞机和未带气撑式张弦结构的无人飞机从0.5m、1m、1.5m、2m四个高度坠落。以是否损坏、坠落时无人飞机对地面的作用时间t以及对地面的冲击力F为评价指标,进行对比分析,试验结果表明:带有气撑式张弦结构的无人飞机没有损坏,未带气撑式张弦结构的无人飞机在2m高度坠落后,起落架断裂、飞机表面有划痕且浆损坏;坠落高度为2m时,与未带气撑式张弦结构的无人飞机相比,带有大号气撑式张弦结构的无人飞机对地面的冲击力可减少61%。验证了气撑式张弦结构在无人飞机坠落时对无人飞机具有保护作用;（4）对跨径比为5:1的大号、中号、小号（大号长轴为1020mm,中号长轴为800mm,小号长轴为680mm）三种规格的气撑式张弦结构对无人飞机稳定性和功耗的影响进行试验。稳定性以无人飞机飞行过程中的横滚角（Roll）、俯仰角（Pitch）作为评价指标,功耗以续航时间为评价指标。试验结果表明:三种型号的气撑式张弦结构对无人飞机的影响均在可接受的范围内,其中小号气撑式张弦结构对无人飞机稳定性能及续航时间的影响最小。与空白对照组相比,带有小号气撑式张弦结构无人飞机,俯仰角方差仅相差13.5%,续航时间仅相差7%。

关键词：气撑式张弦结构仿真分析无人飞机抗摔性稳定性

来源：评论

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大跨度纺锤形气撑式张弦梁找形分析

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哈尔滨工业大学学报 2016年第6期48卷 25-29页

作者：曹正罡冯宝山结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行找形分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载态下极... 详细信息

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行找形分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载态下极限承载力的影响,对比了该结构与桁架、传统张弦梁的力学性能和经济性.结果表明:找形后初始态上弦位形误差只有矢高的0.67%;经找形结构初始态下内力分布较未经找形结构发生明显改变,且荷载态下竖向承载力降低22.24%;气撑式张弦结构刚度较等跨度桁架和传统张弦梁要低,但用钢量要少34.80%.找形分析可有效控制大跨度气撑式张弦梁初始态位形误差,但对其力学性能影响较大.

关键词：气撑式张弦结构找形分析逆迭代力学性能经济性

来源：评论

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纺锤形预应力-充气混合张弦梁形态优化分析

纺锤形预应力-充气混合张弦梁形态优化分析

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第十六届空间结构学术会议

作者：曹正罡冯宝山哈尔滨工业大学土木工程学院

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为了研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行形态优化分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载... 详细信息

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为了研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行形态优化分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载态下极限承载力的影响,并对比了该结构与桁架、传统张弦梁的力学性能和经济性。结果表明:找形后初始态上弦位形误差只有矢高的0.67%;经找形结构初始态下内力分布较未经找形结构发生明显改变,且荷载态下竖向承载力降低22.24%;气撑式张弦结构刚度较等跨度桁架和传统张弦梁要低,但用钢量要少34.80%。形态优化分析可以有效控制大跨度气撑式张弦梁初始态位形误差,但对其力学性能影响较大。

关键词：气撑式张弦结构形态优化分析逆迭代力学性能

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