对指定外形的充气膜结构,以指定外形为拟定的成形目标,首先建立目标外形的力密度平衡方程,然后采用线性调整理论,不断迭代求解得到指定外形对应的应力分布,然后褪去应力,得到充气膜结构的近似零应力态。在此零应力态上再导入预应力,则可以得到的充气膜结构的各种应力形态,并且与结构指定的外形一致。以此方法建立了一套用于指定建筑外形的充气膜结构成形方法。充气膜结构在风荷载作用下,膜内封闭的气体与膜面一起运动,把内部封闭气体作为可压缩气体,满足理想气体状态方程,把外部空气作为不可压缩气体,采用任意的拉格朗日-欧拉方法来描述内外流体与结构统一的流固耦合运动方程,选取合适的湍流计算模型,采用分区求解算法,包含流体域、结构域和网格域三个计算模块,三者通过压力、速度和位移相互影响和传递,实现了充气膜结构及其周围流场的实时风振响应分析,由此建立了充气膜结构的流固耦合风振分析理论,能为充气膜结构工程抗风设计提供风振响应评估的依据。
英文主题词Inflatable membrane structures; Shape generation analysis; zero-stress state; Fluid-structure interaction; Wind vibration analysis theory