隨州膜結構景觀

　　基於曲麵有限元的膜結構景觀分析理論 　　膜結構景觀的設計可分為三個步驟
　　
　　(1) 找到初始平衡形狀;
　　
　　(2) 各種荷載組合下的力學分析，確保安全;
　　
　　(3) 切割和製作。發達國家從20世紀60年代開始提出各種計算方法，
　　
　　到目前為止，有限元法是一種先進的、應用廣泛的方法。這種方法是從剛性板殼的大變形理論移植而來的。
　　
　　從下麵的分析可以看出，膜結構景觀不適合用這種平麵單元作為隻能拉伸的軟殼，因為對於剛性殼來說，這種板單元可以看作是平麵應力單元和板彎曲單元的組合，其單元是不合適的
　　
　　剛性矩陣可以由兩個元素的剛性矩陣組合而成。膜結構景觀作為一種軟殼，不能抵抗彎曲。它隻能依靠膜表麵曲率的變化，使膜表麵的內力重新分布，以抵抗垂直於膜表麵的外荷載。如果采用這種隻考慮麵內應力的板單元，應變的線性部分將不反映麵外Z向位移的影響，導致單元不包含Z向節點反力，各單元的靜力不平衡。所幸的是，應變的非線性部分考慮了z向位移的影響，通過連續迭代可以近似平衡組合單元的總平衡方程。缺點是需要過大的麵內位移才能滿足平衡要求。實際上，它隻需要在平麵外和平麵內有一定的位移和曲率變化。
　　
　　膜結構景觀工程
　　
　　有鑒於此，我國膜結構景觀技術人員在世界上首次采用彎膜機組。應變的線性部分引入了單元的Z向位移、曲率和扭轉率。非線性部分仍然保留了Z位移的影響。這樣可以方便地滿足各單元或組合單元的平衡方程，大大減少迭代次數，變形結果更符合實際情況。而且由於單元中各點的應力不同，判斷是否有褶皺更為準確。各單元的曲率和扭轉比可以為判斷初始找形是否正確以及切削加工提供大量有用的信息。 　　曲麵有限元法建立的膜結構景觀找形和內力計算方法是：最小曲麵具有理想的表麵形狀和應力狀態，是膜結構景觀的理想初始狀態。所謂最小曲麵是指在給定邊界條件下，具有小麵積的曲麵。這個表麵上任何一點的應力都是相等的。20世紀60年代以來，發達國家提出了許多計算方法，如物理模型法、力密度法、動力鬆弛法等。無論在國內還是國外，膜結構景觀的計算模型都采用平板膜單元。這種方法是從剛性板殼的大變形理論移植而來的。膜結構景觀作為一種隻能拉伸的軟殼，不適合采用這種平麵單元。其缺點是需要過大的麵內位移才能滿足平衡要求。實際上，它隻需要一定的麵外和麵內位移和曲率變化。結果表明，在以後的內力計算中，用實際材料常數代入後，前一次找形得到的最小曲麵與膜結構景觀的實際形狀在視覺上可能相差不大，但在計算中不能忽略，因此計算容易發散或起皺。這也是其他方法的共同缺點。他們往往將這一連貫過程分為兩個階段：理想化的找形和實際的驗算，這並不能保證所有的找形都能與實際的膜材料建立在最小等應力麵上