充气膜结构充气过程的计算机仿真

充气薄膜结构

充气薄膜结构充气薄膜结构是一种利用气体压力使薄膜充气膨胀的建筑结构。

它的设计理念源自于薄膜材料的轻质、柔韧和透明性等特点，以及气体的压力性质。

充气薄膜结构在建筑、航空航天、体育设施等领域得到了广泛的应用。

充气薄膜结构的优势主要体现在以下几个方面。

首先，充气薄膜结构具有很高的抗风能力。

由于充气薄膜结构是由气体充填的，其内部压力能够使膜面保持紧张，从而增强了结构的稳定性和抗风能力。

其次，充气薄膜结构具有很好的自重承载能力。

由于薄膜材料的质量较轻，只需通过内部气体的压力就能够承受一定的荷载。

再次，充气薄膜结构具有很好的透光性。

薄膜材料本身具有良好的透光性，能够将室外的自然光线引入室内，为人们提供一个明亮舒适的环境。

充气薄膜结构的应用范围非常广泛。

在建筑领域，充气薄膜结构可以用于搭建临时建筑、展馆、体育场馆等。

薄膜结构可以根据需要进行定制设计，形成不同形状和大小的建筑体。

在航空航天领域，充气薄膜结构可以用于制作气球、飞艇等。

薄膜材料的轻质和柔性使得充气薄膜结构具有良好的空气动力学性能，能够在空中高效运行。

在体育设施领域，充气薄膜结构可以用于制作体育馆、游泳池等。

薄膜结构可以根据需要进行定制，形成适合体育场馆的形状和大小。

充气薄膜结构的设计和制造需要考虑多种因素。

首先，需要确定结构的形状和大小。

根据使用场所和功能需求，确定薄膜结构的形状和大小，以及内部气体的充填压力。

其次，需要选择合适的材料。

薄膜材料应具有良好的柔韧性和透光性，能够承受外部荷载和内部气体压力。

还需要考虑薄膜材料的耐候性和防火性能等。

最后，需要进行结构的施工和维护。

薄膜结构的施工需要专业的团队和设备，保证结构的质量和安全性。

同时，薄膜结构需要定期检查和维护，以保持其良好的使用状态。

充气薄膜结构在实际应用中还存在一些挑战和问题。

首先，薄膜材料的寿命较短。

由于薄膜材料容易受到气候和环境的影响，其使用寿命较短，需要定期更换。

其次，薄膜结构的维护难度较大。

充气膜结构全过程分析和造型技术研究

3、后期维护
3、后期维护
后期维护阶段主要包括日常检查、定期检修和应急处理等工作。日常检查包括对充气膜结构的外观、气压、连接件等进行检查，及时发现并解决问题；定期检修包括对充气膜结构的膜材、设备、附件等进行检查和维修，确保结构的正常使用；应急处理包括应对突发的自然灾害、人为破坏等情况，确保充气膜结构的完整性和安全性。
充气膜结构概述
充气膜结构概述
充气膜结构是一种由薄膜材料和气体压力共同作用形成的结构形式。与传统的刚性结构不同，充气膜结构通过充入空气或其他气体，使膜材受压产生张力，从而形成具有一定刚度和稳定性的空间结构。这种结构具有自重轻、跨度大、施工速度快、成本低廉等优点，被广泛应用于临时建筑、体育场馆、环保设施等领域。
结论
在未来的研究和应用中，可以进一步探索充气膜结构的优化设计和新型造型技术，以满足更多的功能需求和审美需求，推动充气膜结构的发展和应用。
谢谢观看
2、设计原则
2、设计原则
（1）功能性原则：充气膜结构的设计应首先考虑其功能需求，包括承受载荷、满足空间需求等。同时，还需考虑结构的安全性、可靠性和耐整体美观性和与周围环境的协调性，通过形态、色彩和肌理等手段创造具有吸引力和独特性的视觉效果。
充气膜结构全过程分析和造型技术研究
01 引言
03 全过程分析 05 结论
目录
02 充气膜结构概述 04 造型技术
引言
引言
充气膜结构是一种以气体为支撑，利用膜材的张力形成具有一定刚度和稳定性的空间结构。由于其具有自重轻、跨度大、施工速度快、成本低廉等优点，充气膜结构在许多领域都得到了广泛应用。本次演示将重点充气膜结构的全过程分析和造型技术研究。
2、设计原则

充气薄膜模型充气自动控制系统

撤收过程的控制。
充气薄膜模型示意图见图ｌ。充气薄膜模型充气
控制系统由气压控制系统和ＰＣ控制系统组成，Ｌ气压
控制系统包括截止阀、减压阀、过滤器、电磁阀、电动调
对工作过程分析认为，可靠完成预定工作的关键在于抛物面的充气控制。目前，尚无出口压力为２ａ５Ｐ的减压器可供选用，口压力为１Ｐ的减压阀，出０ｋａ其稳定性也不是很好。采用手动控制，由于读取压力参数和手动操纵阀门的滞后，可能导致严重的超压情况
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＿一
ＤＩ调节Ｄ２Ｊｌ开度，Ｉ使流量在２ＬｉＯ／ｎｌｍ
Ｄ３Ｄ１Ｌ— ＩＦＪＩ，开
开Ｄ７ｊＦ（＂ｌ￣抛物面进行测压）ｌ
＝＝＝＝ｒ— —一
行过程的滞后，气时极易产生压力降低过多的状放
作者简介：高泽普（９）男，１５，河北深州人，高级工程师，主要从事高压气体介质控制系统及其元件开发工作。
需要研究，过压力参数的分布情况为压力平衡区结通构参数的设计提供理论依据；
的，很多理论有待于深入研究。
定性的方法：
［］王东，玉泉，２朱李壮云，．等海水轴向柱塞泵配流方式的发展状况［］液压与气动，０１７：９— ２Ｊ．２０（）２３．［］韩晶华，．３等软密封锥阀的实验与研究［］Ｊ．液压与气动，
１９（）９７２．．
产生，至造成抛物面损坏。因此，定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ采用ＰＣ系甚确Ｌ

充气膜结构的成形过程分析

了成形的晟后阶段由于气压的不断增大使膜面产生弹性变形外，膜面在绝大部分时间里均可近似认为进行
无伸长展开，但由于采用三角形刚性单元描述运动过程易造成机构锁死，故膜面无伸长展开时采用杆单元进行膜面的模拟。
将（３）式应用于膜面划分的所有单元并组装成矩阵形式：。
Ａ。ｊ【。＝宦。
（５）
式中，Ａ。（ｍ×３ｎ）为膜面结构的几何约束矩阵，ｍ为膜面划分杆单元的个数，ｎ为膜面单元节点个数·
计算结果
试验结果
图５膜面在仅在重力作用下的形状
气压作用开始阶段，由于气压作用需要首先克服膜面重力的因素。所以膜面变形并不明显，膜面微有起伏。数值计算与试验观测验证了该特点。
数值计算到３０步左右时（共２００步，此时内压约为１Ｐａ），结果显示膜面变形开始明显：计算到５０步
工业建筑２００７增刊
计算结果图６第５０步（２．５Ｐａ）时形状
计算结果
试驻结果
图７第１００步（５Ｐａ）时形状
进行到１５０步（７．５Ｐａ）左右时，膜面波浪状起伏开始减少，膜面周围基本已达到最终位置，中心部分有未完全鼓起的地方在继续运动。试验观测与计算结果基本一致；气枕体积还有增加，气枕压力依旧没有明显变化（图８）。
计算结果
试验结果
图８第１５０步（７５Ｐａ）时形状
（二）气压在成形过程中的考虑
从自重下的平衡位置出发，分析充气膨胀过程，此时膜的自重为不变量，内压由零逐渐增加。外力矢量（气压）ｆ垂直作用于膜面表面且随着膜面的位置变化不断改变方向。采用三角形单元将膜而进行细分，
设在ｔ时刻某三角形单元三个节点在直角坐标系中的坐标分别为ｉ（ｘＩ，ｙ，，ｚｉ）；ｊ（ｘｊ，ｙｊ，ｚｊ）；ｋ（ｘｋ，ｙｋ，
工业建筑２００７增刊
第七届全国现代结构工程学术研讨会

充气膜结构的受力分析

充气膜结构的受力分析
膜结构车棚采用的充气膜结构技术，其受力分析为解决气枕式充气膜结构在荷载作用下的变形问题，采用非线性有限元方法对气枕式充气膜结构进行形态分析的基本方法。

气忱式充气膜结构的形态分析分为找形分析和找态分析两个阶段，由此可得到满足相应要求的几何模型与应力状态．
假设密封气枕内质量一定的气体满足理想气体状态方程，在荷载作用下，内压随着体积的变化而变化。

给出在一定压力作用下半球状气枕的验证算例并与材料力学中给出的理论解进行比较；基于该方法，另对气枕式充气膜结构在不同外荷载作用下的受力状态进行分析并给出相应的算例，计算结果表明采用理想气体状态方程可以模拟在外部荷载作用下气枕的变形、应力状态以及内压变化情况，且是合理有效并具有较高的准确性。

张拉膜结构的找形采用动力松弛法，对膜结构找形分析时，为了防止节点的聚集以获得更精确的膜曲面，提出了一种新的控制网格变形的找形技术。

膜单元采用平面三角形单元描述，在单元每两节点间引入了与单元边长变化速率成正比的阻尼项，通过阻尼项产生的节点力来控制网格在找形过程中的变形，对悬链面找形时发现，当黏性系数不大于0.7时，动力松弛法收敛，网格节点分布较无阻尼时均匀。

对Scherk-1ike曲面找形时发现，能够控制网格变形且满足收敛性的黏性系数的上限为1.5。

此方法能够有效地解决膜结构找形分析中网格的大变形问题，保证了单元密度，尤其是克服了曲率较小处网格过于稀疏的缺陷。

文章来源：/news_show_1629.html
/employ.asp。

复合材料薄膜充气床垫的多物质ALE数值模拟

关键词：充气床垫；气囊结构；ＬＡＥ方法；值模拟；构改进数结
中图分类号：Ｔ３１９Ｕ９．文献标识码：Ａ
Ｎｕｍｅｉａｉｕｌｔｏ０ｒｃｌｓｍａｉｎｆＡＬＥｕｌｉｍａｅｉｌｍｅｈｄＭｔ－ｔｒａｏ８０２１３ｌ．２１
第３１卷第８期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＩＡＮＤＨＯＣＫＳ
复合材料薄膜充气床垫的多物质ＡＥ数值模拟Ｌ
杨颜志，金先龙，张伟伟
（．海交通大学机械与动力工程学院，１上上海２０４２上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，海２０４）０２０；．上０２０
Ａｂｓｒｃ：Ａｎａｒｃａｇｔｒｓｓａｔｐｃｌａｒｂａｎｆｃｕｒｄｕｉｇｎｗｌｘｂｌｌｍａｅａｔｏｌｘｔａｔｉ— ｈｒｅｍａｔｅｓｉｙｉａｉｇｍａｕａｔｅｓｎｅｆｅｉｅｆｍｔｒｌｗｉｃｍｐｅｉｉｈｍｅｈｎｃｌｐｏｒｙ．Ａｔｐｒｓｎ，ｔｔｏｒｅｏｉａｉｌｔｏｎｄｍｅｔｎｎｅｎｔｎｌｓｕｉｓｃａｉａｒｐｅｔｅｅｔｗｏｍｅｈｄｓａｅｕｓｄｆｒａｒｂｇｓｍｕａｉｎｉｏｓｉａｄｉｔｒａｉａｔｄｅ．Ｏｎｓｃｏｅｉ
２ｔｔＫｙＬｂｒｔｒｏＭｅｈｎｃｌｙｔｍａｄＶｂａｏ，ＳａｇａＪｏｎｎｖｒｔ，Ｓａｇａ２０４，Ｃｉａ．ＳａｅａｏａｏｆｃａｉｓｎｉｒｔｎｈｎｈｉｉｔｇＵｉｓｙｈｎｈｉ０２０ｈｎ）ｅｙａＳｅｉａｏｅｉ

充气膜结构设计中应注意问题

充气膜结构设计中的若干问题一、一般因素1、气承式充气膜结构内部压力要略高于外部大气压，以压差为25mm水柱为例，它与25kg/㎡的外力相当。

空气的比重约为1/800，所以25mm的水柱（0.025*800=20m）的空气柱压力想当，即只相当于7层楼高度与地面的气压差。

有也就是说此压力差对人体不会造成损害，也不会引起不适的感觉。

与一般的壳体结构相类似，在压力一定的情况下曲率半径大的地方应力大，半径小的地方（膨胀的形状）应力小。

2、空气膜结构是指利用送风形成的内压使膜而产生张力，同时使结构保持空间上的稳定性及结构整体性，并且采用膜材料建造的建筑物。

3、空气膜结构的基本构成包括膜结构体系，送风系统，控制空气流通的出入口和紧急出口及适当的锚固系统。

另外在有必要的情况下，需要设置膜面补强系统，窗，换气装置，保温隔热材料，冷暖空调和照明系统。

4、空气膜结构的用途，规模，使用时间，建设场所等，在结构上都属于必须保证安全的范畴，另外必须制定安全措施确保膜结构内部所容纳的人员的安全，迅速并且非常便利地撤离危险场所。

5、为了使膜结构能够安全有效的使用，并且在使用期间确保安全，设计者必须编写管理办法的指导资料。

结构物的管理者根据此指导资料进行。

二、结构方案1、建设场地的地基条件，环境条件、荷载条件等以及公众安全方面的调查都必须进行，并作出与此相适应的方案。

2、结构形态应该是由内压形成的稳定的曲面，在荷载和外力的作用下，变形及应力集中很小，另外应该在设计的内压下因风而发生的有害震动不易产生。

3、结构的形态还满足在设计内压下，不易产生积雪，融化的雪水、雨水的淤积问题。

4、膜材料以及膜的连接部位，必须具有足够的强度和刚度，在长时间的使用下显示稳定的性能。

在必要的情况下对膜材料进行防火处理。

5、索材料，连接使用金属部件，锚固基础等必须有足够的强度刚度及耐久性。

6、内压必须根据荷载情况采用并保持必要的内压值。

在通常情况的内压，在比较频繁发生的荷载作用下，必须能够维持建筑物的完美形状与功能。

水下柔性织物充气过程建模与仿真

水下柔性织物充气过程建模与仿真随着深海科研和工程的深入发展，水下柔性织物的充气问题逐渐受到关注。

水下柔性织物在充气过程中，其形态变换和力学性质的变化相互作用，对充气过程建模与仿真提出了新的挑战。

本文针对水下柔性织物的充气过程，提出了一种基于弹性理论的建模方法，结合有限元分析和流体力学仿真技术，对其进行了数值模拟。

具体步骤如下：第一步，建立水下柔性织物的初始状态。

考虑到水下柔性织物的特点，我们采用贝塞尔函数对其形态进行描述。

在此基础上，对柔性织物进行离散化处理，形成有限元模型。

同时，根据实际情况，加入弯曲和拉伸等各种负载，得到初始状态下的柔性织物形态和初始应力分布。

第二步，建立气源模型。

将气源模型导入计算模型中，为柔性织物充气提供基础。

第三步，进行充气计算。

在基础状态下，对气源进行充气，采用流体力学方法对气体在柔性织物中的分布进行模拟。

同时，结合通量方程，计算气体流动情况和体积初始状态对柔性织物的影响。

第四步，分析充气过程中的形变分布和力学性质的变化。

根据有限元分析结果，分析充气过程中柔性织物的形变分布和力学性质的变化规律。

同时，在充气过程中，结合实验数据和实际情况进行修正和调整。

本文采用的建模方法能够较好地解决水下柔性织物的充气问题，并能够有效地预测充气过程中柔性织物的形变分布和力学性质变化。

在实际工程应用中，该建模方法能够减少实验成本和缩短研发周期，为提高水下柔性织物的设计和制造水平提供重要支持。

相关数据在水下柔性织物的充气过程中，我们需要关注的数据有以下几个方面：1. 初始状态下的柔性织物形态和应力分布数据。

2. 气源模型数据，包括气体种类、气源压力、气源流量等。

3. 充气过程中柔性织物的形变分布数据。

4. 充气过程中柔性织物的力学性质变化数据，包括刚度、弹性模量等。

分析针对以上数据，我们可以进行以下分析：1. 初始状态下的柔性织物形态和应力分布数据。

该数据可以提供柔性织物的形态描述和应力分布情况，为后续的充气计算提供基础。