一种膜结构裁剪分析的优化方法

裁剪分析是膜结构设计中的关键步骤,它决定了结构实际使用时的形状和应力分布.然而由于难以模拟膜结构由裁剪膜片拼接、张拉直至成型的过程,缺少求解膜结构实际平衡形态的方法,现有的裁剪分析方法无法确保得到的裁剪形状是最优的.本文定义了一个膜结构成型过程中的"中间形态",利用该形态将膜结构从初始形态张拉到平衡形态的过程划分为两个变形阶段,从而实现了由裁剪膜片拼接、张拉后膜结构实际平衡形态的求解.利用中间形态的特性,提出了一种力学方法来优化膜结构的裁剪分析,确保了膜结构在实际成型后的形状误差和应力误差最小.选取了一个中国帽模型作为算例,生成了最优化裁剪膜片,分析了结构在中间形态时的应力分布及其实际平衡形态,并与采用了相同模型的其他裁剪分析结果进行了对比.