充气膜中索与膜单元力学模型的浅识

　　一、索单元力学模型：

　　充气膜结构中的索单元是只承受拉力的柔性杆件，与传统的刚性构件比较，其抗张刚度和构件自身的截面特性、自重、预拉力和外荷载密切相关。索单元的力学模型有以下类型∶

　　1、直杆单元。考虑索单元只能受拉，结合其高柔的特性，将应变的几何非线性关系代入有限元方程。索单元上包括自重的均布荷载对接哦故的非线性计算影响较大，需对索材的弹性模量修正，修正考虑索的拉力和索上作用的荷载。

　　2、曲索单元。该曲索单元包含了沿投影方向和索长方向有两种均布荷载。前者考虑自重对索垂的影响，后者只考虑索长方向的均布荷载，建立了索单元的非线性有限元模型。

　　二、膜单元力学模型：

　　充气膜结构是一种只受拉，没有抵御弯、压能力的柔性结构，依赖膜面的曲率变化，使得应力重新分布，具有既定刚度来抵御外荷载的作用。几何非线性较为显明，运用了有限元单元法常常会用两类膜单元模型∶

　　1、三角形平面单元。这种单元的计算精度一般，常选用考虑节点x、y、z 三个方向位移的三节点平面多应变单元或者是三节点平面等参单元，运用 U.L列式法推导出来的膜单元几何非线性之刚度矩阵，继而计算了膜面的应力。

　　2、三角形曲面单元。其计算精度较好，很好的拟合曲面边界，真实的反映了充气膜结构之几何形状。该六节点三角形曲面单元的表达之中，线性部分之应变引入了z向的位移，并且考虑了单元的曲率与扭率的影响。经三次坐标的变换，运用 U.L列式法推导出来膜单元几何非线性的刚度矩阵。