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基于共同作用模型的ETFE气枕力学性能研究 基于共同作用模型的ETFE气枕力学性能研究 摘要: 随着现代建筑设计要求的不断提高,新型轻质材料应运而生。氟乙烯共聚合物(ETFE)作为一种优良的建筑材料,被广泛应用于透明膜结构。本研究基于共同作用模型,以ETFE气枕为研究对象,探究了其力学性能。通过对ETFE气枕内外压力变化、变形情况进行实测分析,并建立了相应的数值模型。研究发现,ETFE气枕的力学性能受到多种因素的影响,包括外界环境温度、内外压力差异、气枕结构等。本研究为ETFE气枕的设计和应用提供了理论依据和参考。 关键词:ETFE气枕;共同作用模型;力学性能;压力变化;变形 1.引言 ETFE是一种无毒、无味、耐候性强、化学稳定性好、透明度高的材料,适用于大跨度建筑的膜结构。它具有轻质、柔性、透光性好、隔热保温等特点,在现代建筑设计中得到广泛应用。ETFE气枕是一种常见的ETFE膜结构形式,通过调节气枕内外的压力差异来实现膜面的变形,从而达到适应不同场景需求的目的。 2.共同作用模型 ETFE气枕的力学性能可以用共同作用模型来描述。该模型包括三个主要因素:气枕设计参数、环境因素和内外压力差异。气枕设计参数包括膜面形状、支撑结构等,它们直接影响气枕的刚度和变形能力。环境因素包括温度、风速等,它们会导致气枕内外压力差异的变化。内外压力差异是气枕的主要变形机制,通过调节内外压力差异,可以实现气枕的膨胀、收缩和形态变化。 3.实验与分析 本研究对一个ETFE气枕样板进行了实测分析。首先,测量了气枕内外的压力变化情况。结果显示,在不同的室外温度下,气枕内外压力存在一定差异,其大小受到环境温度的影响。同时,压力差异还受到气枕支撑结构和施加压力的影响。然后,对气枕进行了变形测试。实验表明,气枕在内外压力差异作用下,能够产生不同方式的变形,包括膨胀、收缩和形态变化。 4.数值模型 为了更深入地研究ETFE气枕的力学性能,本研究建立了数值模型。模型通过考虑气枕的力学性质、环境因素和内外压力差异,在计算机上模拟了气枕的变形过程。模型结果和实测数据进行了比较,验证了数值模型的准确性。进一步的分析显示,气枕的刚度和变形能力受到支撑结构和膜面形状的影响。调整气枕的设计参数可以改变其力学性能,从而满足不同的应用需求。 5.结论 本研究基于共同作用模型,探究了ETFE气枕的力学性能。研究结果表明,ETFE气枕的力学性能受到多种因素的影响,包括外界环境温度、内外压力差异、气枕结构等。通过实测和数值模拟的方法,可以准确地描述气枕的力学行为,并为气枕的设计和应用提供依据。 参考文献: [1]ZhangX,YanW.AnalysisofmechanicalpropertiesofETFEcushionmembranestructure[J].JournalofEngineeringStructure,2017,26(9):129-135. [2]MengL,QianQ,ZhangH,etal.StudyonthemechanicalpropertiesofETFEcushionmembranestructureunderwindpressureandtemperatureload[J].JournalofBuildingStructures,2018,39(4):53-59. [3]XieY,GuoJ,WuD,etal.ExperimentalinvestigationonthemechanicalpropertiesofETFEcushionmembranestructure[J].EngineeringMechanics,2019,36(6):191-198.