1、现有剖析办法

　　膜结构车棚在设计剖析过程中存在三大问题，即外形肯定问题、荷载剖析头号题和裁剪剖析问题。其中，外形肯定问题是最根本的问题，是后两个问题剖析的根底。

　　目前，膜结构车棚的外形肯定问题主要应用的办法包括力密度法、动力松弛法和非线性有限元法。其中，应用最多，也最有效的办法，当属非线性有限元法。

　　力密度法是由 Linkwitz 及 Schek 等提出的一种用于索网构造的找形办法，若将膜离散为等代的索网，该办法也可用于膜结构车棚的找形。所谓力密度是指索段的内力与索段长度的比值。把索网或等代的膜结构车棚看成是由索段经过结点相连而成。在找形时，边境点为约束点，中间点为自在点，经过指定索段的力密度，树立并求解结点的均衡方程，可得各自在结点的坐标，即索网的外形。不同的力密度值，对应不同的外形，当外形契合请求时，由相应的力密度即可求得相应的预应力散布值。

　　动力松弛法是一种求解非线性问题的数值办法，从二十世纪七十年代开端被应用于索网及膜结构车棚的找形。动力松弛法从空间和时间两方面将构造体系离散化。空间上将构造体系离散为单元和结点，并假定其质量集中于结点上。假如在结点上施加激振力，结点将产生振动，由于阻尼的存在，振动将逐渐削弱，最终到达静力均衡。时间上的离散是针对结点的振动过程而言的。动力松弛法不需求构成构造的总体刚度矩阵，在找形过程中，可修正构造的拓扑和边境条件，计算能够继续并得到新的均衡状态，用于求解给定边境条件下的均衡曲面。

　　非线性有限元法是应用几何非线性有限元法理论，树立非线性方程组停止求解的一种办法，是目前膜结构车棚剖析最常用的办法，其根本算法有两种，即从初始几何开端迭代和从平面状态开端迭代。前者是首先树立满足边境条件和外形控制的初始几何形态，并假定一组预应力散布，普通状况下初始的构造体系不满足均衡条件，处于不均衡状态，这时再采用恰当的办法求解一个非线性方程组，求出体系的均衡状态。后者是假定资料的弹性模量很小，即单元能够自在变形，初始形态是一个平面，然后逐渐提升体系的支撑点到达指定的位置，由于单元能够自在变形，所以体系的内力就坚持不变。到达最终均衡状态时，体系的内力为预先指定的值；为了保证计算的稳定性，支座需求分段提升。

　　上述算法在防止了网格畸变、保证了计算收敛并且选择的非线性方程组解法适宜的状况下，能够得到较好的解。

2、现有剖析办法存在的问题

　　力密度法只需求解线性方程组，关于简单的构造该办法以至能够手算，但是计算精度不如有限元法，构造越复杂精度越差。动力松弛法的迭代步数远远超越普通的有限单元法，而且不适用于边境条件未给定的状况，如剖析膜材从平面状态被张拉成空间状态的过程。再者，即使找形问题用这两种办法处理了，荷载剖析和裁减剖析还 是要用有限元法处理。这样，前后需求改换计算办法，影响计算效率。

　　就目前而言，处理膜结构车棚找形问题的最佳办法依然是有限元法。但有限元法在处理找形问题时也会遇到一些比拟难处理的问题。例如：网格划分稍有不当就可能惹起网格畸变，招致计算无法停止；支座提升必需分段停止，分段数关于计算收敛有较大影响；所选择的非线性方程组的解法也会影响解的精度。

3、有限元法在处理另外两大问题时存在的问题

　　目前，荷载剖析和裁剪剖析的最佳办法是非线性有限元法。但是，由于对有限元网格的依赖，有限元法在处理这两大问题时也同样遇到了难题。

　　在裁剪剖析问题中，比拟理想的裁剪线很可能将一个单元分红两半，这时就需求重新划分有限元网格。为了可以按原样准确重建膜面曲率，有限元网格的划分请求十分精密，常常和找形问题以及荷载剖析中运用的有限元网格存在较大差别。这样重新划分网格影响了膜结构车棚设计的效率。

　　在荷载剖析问题中，关于风荷载的剖析还触及到流体—固体两个物理域，这使得几何建模和有限元网格生成技术遇到了极大的艰难。用有限元法停止膜材褶皱剖析时，由索惹起膜的褶皱只允许呈现在单元边境。另外，由于网格的存在，也无法剖析索在膜材外表的自在滑动。

　　宁波膜结构车棚现有剖析办法所遇到的这些艰难，其主要缘由是有限元法对有限元网格的依赖性，它们根本上都是由于有限元网格的存在而产生的。消弭了网格也就防止了这些艰难。因而，如何把无网格法引入膜结构车棚的剖析中是一个值得我们研讨的课题。

膜结构车棚
膜结构车棚
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