穩定性是膜結構格外是單層膜結構景觀工程設計中的關鍵問題。結構的穩定性能可以從其荷載一位移全過程曲線中得到完整的概念;這種整過程曲線要由較準確的非線性分析得出,結構的荷載-位移整個過程曲線可以把結構的強度、穩定性以至于剛度的整個變化歷程表示得清清楚楚。在觀察初始的缺陷與荷載分布的形式等因素對于實際膜結構工程穩定性的影響之時,也均可從整個過程曲線的規律性變化中進行研究。
但是,當利用計算機對具有大量自由度的復雜體系進行了非線性有限元分析尚未能整體實現的時候,要進行膜結構的全過程分析并非易事。在較長一段時期內,人們不得以求助于連續化理論(“擬膜法”)將膜體轉化為連續式膜體結構,然后通過某些近似的非線性解析方法來求出膜體結構的穩定性承載力。這種方法顯然有較大局限性∶連續化膜體穩定性理論本身并未完善,現實上只對少數特定的膜體(例如球面膜)才能得出較適用的公式;此外,所研討的膜體通常是等厚度與各向同性的,沒法反映實際膜結構景觀的不均勻構造和各向異性之特點。因此,在許多的重要場合還須依靠細致的模型試驗來測定穩定性承載力,并與可能的計算結果相互印證。
隨著計算機的廣泛應用,非線性有限元分析的方法逐步成為了結構穩定性解析的優良工具。我國由八十年代后期開始也積極開展以非線性全過程分析為基礎的膜穩定性研究。有學者在理論表達式的準確化、平衡路徑跟蹤計算方法的合理選擇、以及靈活的迭代策略等方面進行了探索,使得具有大量自由度的復雜類結構體系的整過程分析順利的實現;同時也提出用“一致缺陷模態法”(即認為初始缺陷按較低階屈曲模態分布時可能具有越不利影響)來研究初始缺陷對膜穩定性的影響。
在上述理論成果的基礎上,采用大規模參數分析的方法,進行了膜穩定性適用分析方法的研究。即結合不同類型的膜結構景觀,在其基本參數(幾何參數、構造參數、荷載參數等)的常用變化范圍內,進行大規模的實際結構全過程分析,對所得結果進行分析、統計和歸納,觀察膜穩定性變化的規律,末后經過回歸解析提出膜穩定性驗算的適用公式,所提出的適用公式用起來比較簡便。
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