温室结构仿生设计的可行性研究

我国是农业大国,发展设施农业具有非常重要的意义。为此,通过对我国温室发展现状的分析,明确了温室结构优化设计的重要性,同时通过仿生学在建筑中的应用研究,结合蜻蜓翅膀结构功能以及国内外研究现状,对温室结构的仿生设计进行了可行性研究。     

基于分叉结构的穹顶温室试验与仿真优化

基于最优穹顶温室缩尺模型承力面面积比例分配计算得上3层横梁及竖梁相应荷载,在ANSYS中进行逐级静力仿真,与雪载模拟应变试验对比,结果表明,微应变与加载质量呈线性相关,试验相关系数为0.9932~0.9999,仿真相关系数为0.9948~1,仿真与试验微应变相对误差为1.840%～8.386%,仿真方法可靠。对1层横梁和竖梁在网格尺寸为10、12、16、18、20mm时进行静力仿真,结果表明,模型半径在0.24m时,适宜的网格尺寸为16～18mm。在ANSYS中,采用同样方法计算仿真加载值,对半径6m的穹顶温室12组方案进行初选、线性屈曲、力学校验（刚度、强度、稳定性）等逐步分析,得到共4层、第1层梁数为8、混合分叉结构为最优方案;对半径12、18m的穹顶温室最优结构进行屈曲仿真,结果表明,在水平荷载作用下1阶初始模态缺陷明显,在竖直、水平荷载作用下,非线性屈曲荷载平均为线性屈曲荷载的0.37、0.57倍,说明有必要对大跨度穹顶温室进行非线性屈曲分析,以保证其结构足够稳定;力学校验皆合格,且半径为6、12、18m温室的稳定性校验值在组合2作用下分别为组合1作用下的1.89、2.26、2.33倍,强度在2种组合作用下差别不大;与1152m2 Venlo型连栋玻璃温室相比,3种尺寸温室单位体积用钢量可节约40.11%～59.34%。     

泸定水电站泄洪洞进水塔结构抗震安全分析

水电站泄洪洞进水口结构的安全关系到整个电站的安全和效益,泸定水电站泄洪洞进水口工程规模大,特别是2#泄洪洞进口塔体较高,其体型和边界受力情况都较为复杂。本文通过三维有限元对2#泄洪洞开展动、静力分析研究,计算分析了进水塔结构的自振特性,并通过反应谱方法计算了在水平向地震作用下进水塔结构的动力响应,包括动位移、动应力和加速度分布,论证了其抗震安全性。计算结果表明,在地震力作用下,进水塔结构的变形与强度均能满足要求,但在抗震薄弱部位应力较大,在结构设计时需采取特殊措施,以确保塔体结构的安全。计算结果为进水塔结构设计提供了科学依据。     

雪载荷工况下连栋塑料温室结构稳定性的研究

选取双圆弧尖顶结构的连栋塑料温室为研究对象,采用双重非线性屈曲分析的方法,探讨连栋塑料温室结构的稳定性问题。在ANSYS10.0软件中,分别对不同拱架曲率半径下连栋塑料温室整体结构模型进行双重非线性屈曲计算,跟踪顶部节点整个线载荷-位移全过程的平衡路径,确定连栋塑料温室整体结构的屈曲模态和临界线载荷。结果表明:该方法对连栋塑料温室结构稳定性的研究有较好的适用性,且当拱架曲率半径为5 000mm时,连栋塑料温室结构临界线载荷随拱架曲率半径的变化不明显。     

锯齿形连栋塑料温室的力学分析和结构优化

针对锯齿形连栋塑料温室的安全和经济设计要求,利用结构有限元分析软件,采用齿行法最优准则方法,对连栋塑料温室结构主构件参数进行优化设计。分析结果表明,各结构主要构件的材料强度利用率得到提高,优化设计后连栋塑料温室主立柱、主拱架和副拱架的材料强度利用率比优化前分别提高了23.69%,12.26%和2.57%;温室单位面积平均用钢量由优化前的4.625 2kg/m2降为优化规整后的4.540 6 kg/m2,节省钢材0.084 6 kg/m2,而承载能力得到大幅提高。     

节点式渗灌温室黄瓜适宜灌水控制下限的研究

以温室栽培小区节点式渗灌灌溉试验的方法,研究黄瓜生育前期和后期不同灌水控制下限对黄瓜田间耗水量、作物产量以及水分利用效率的影响,灌水控制上限为田间持水率,计划湿润层的湿润比为0.7。结果表明,灌水控制下限土壤水吸力值与灌水量、黄瓜产量和水分利用效率的数量关系可用二元二次方程表达;黄瓜前、后2个生育期灌水控制下限土壤水吸力值分别为20 kPa及35 kPa时,可实现节水、高产和高效的同步提高。     

T型厚壁隔板贯通式节点抗震性能试验

为了研究方钢管混凝土柱与H型钢梁连接的隔板贯通式节点的动力特性及抗震性能,本试验设计了三个低周反复荷载作用下的T字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件的拟静力试验。通过分析构件在低周反复荷载作用下所得的滞回曲线求得该试件的骨架曲线和等效粘滞系数来研究它们的耗能能力。试验接着分析了试件的破坏过程及破坏特征,对节点的延性、能量耗散等抗震性能指标进行分析,探讨了试件的隔板挑出长度,轴压比等参数对节点抗震性能的影响以及其应力传递规律。在分析的基础上得到一些结论:隔板贯通式节点有较高的承载力和较好的延性,较强的耗能能力和抗震性能。     

北方连栋温室的荷载分析及结构优化计算

从结构优化的角度,对北方常见的连栋温室结构进行了荷载分析及内力计算,并采用优化设计理论,对实际应用结构进行了优化分析计算。在此基础上提出了合理的结构改进设计方案,研究结论可供北方连栋温室设计参考。     

厚土墙下凹式日光节能温室与普通温室结构特点和性能比较

忻府区位于山西省北中部,介于北纬38°13’-38°41’,东径112°17’～112°58’之间,全区总面积1974km^2,总耕地面积5．36万hm^2,总人口53万人,全年无霜期155d,为温暖带气候,年平均气温8℃～9℃,     

薄膜预应力对连栋塑料温室结构极限承载力的影响

以连栋塑料温室整体结构为研究对象,采用实物模型试验和有限元分析相结合的方法,探讨薄膜预应力对连栋塑料温室结构极限承载力的影响。在ANSYS 10.0软件中,采用温度载荷模拟预应力,通过对薄膜施加不同的温度载荷建立6种薄膜预应力下的连栋塑料温室结构模型,并对该模型进行雪载荷工况下的双重非线性屈曲计算。通过分析不同薄膜预应力下的载荷-位移曲线,研究了薄膜预应力对连栋塑料温室结构极限承载力的影响。结果表明,薄膜预应力不会影响连栋塑料温室结构的屈曲模态,但会使结构极限承载力减小17%~63%。     

塔式进水口抗震性能研究

综合考虑某塔式进水口高度大、边墙薄的实际情况,联合运用振型分解反应谱法和弹性时程法进行了结构地震作用效应计算。2种计算方法的联合分析表明,时程法在典型节点的位移计算结果与振型分解反应谱法在同位置的计算结果基本相同,振型分解反应谱法在典型节点的第一主应力计算结果略大于时程法在同位置的计算结果,因此,在抗震验算和配筋计算时,采用振型分解反应谱法的计算结果是合理、可靠的。塔式进水口的综合评价表明,塔体的应力、位移、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性均能满足规范要求,塔体的综合抗震性能良好。本文的分析结果,可为同类工程的抗震分析计算提供参考。     

基于芡实叶脉分叉结构的穹顶温室设计与试验

基于芡实叶脉的分叉结构及三角形的稳固特性设计了一分二-原、不分叉、一分二-全三角形和一分三4种穹顶温室。利用ANSYS有限元分析软件对4种温室进行了静力及线性屈曲分析,静力分析结果表明,4种温室在组合2(风载组合)作用下差别显著,即随着分叉级数增多,位移与强度分别降低了98. 92%和86. 46%,一分二-全三角形和一分三满足强度要求,且两者力学特性相近,耗材量相比不分叉结构分别增加了11. 88%和30. 18%;屈曲分析结果表明,竖直和水平荷载作用下,屈曲荷载分别是许用荷载的63. 52～26 737. 22倍与26. 86～11 300. 97倍(以单元长度为限),4种温室稳定性皆满足要求,且对竖直荷载响应显著,即分叉结构使屈曲荷载平均增加了334. 02%;综合得出一分二-全三角形为最优结构。基于第二相似理论,以1∶25制作的缩尺模型在12组应变试验中,与仿真结果无显著差异的组数占75%,25%略有偏差,试验相对误差为0. 18%～0. 69%,仿真过程准确可靠;模型横梁对组合1(雪载组合)响应明显,即各组应变均值在组合1作用是组合2作用下的5. 6倍,竖梁对组合2响应明显,即各组应变均值在组合2作用是组合1作用下的6. 2倍。     

基于ANSYS12.0的圆拱型连栋塑料温室结构分析与优化

针对圆拱型连栋塑料温室(LWSG1Z-6-3)结构安全性问题与经济性要求,分析了圆拱型连栋塑料温室所受荷载的传力路径,分析了圆拱型连栋塑料温室所受载荷的类型,分析了各类荷载的计算及其等效简化处理.基于ANSYS12.0,对以材质为Q235A的Φ80×4圆管为立柱和横梁、以材质为Q235A的Φ30×2圆管为弦杆的圆拱型连栋塑料温室进行了强度校核和分析,并得出了两个优化方向.最后以用钢量为目标函数对圆拱型连栋塑料温室进行了优化,优化后每平米能节省用钢量2.0727kg.     

大空间Venlo型温室主框架有限元分析

Venlo型温室是一种应用广泛的温室结构形式,其常用的跨度为9.6m,间距则不超过5m。当间距增大时,则天沟方向需设置桁架,以取代原有的立柱来承载屋面重量。本文应用结构分析软件ALGOR,对一个12m跨度、8m间距的大空间Venlo型玻璃温室的主框架进行有限元分析,利用分析结果对整个框架进行雪载、风载的强度校核,为大空间Venlo型玻璃温室主框架中立柱和桁架的设计提供参考值。     

华南地区高效节能温室性能分析与探索研究

本文根据华南地区高温高湿的气候特征,分析华南地区温室的能耗特点和能耗水平,阐述华南地区温室节能降耗的技术措施,并进行性能测试,对关键技术进行探索研究。     

连栋温室中不同结构通风系统性能的试验研究

运用气体浓度衰减示踪法,对不同设施结构中的卷膜通风系统和天窗开启式的通风系统进行了试验研究,并深入研究了通风面积对通风率的影响,指出塑料温室的卷膜通风系统性能优于天窗开启式通风系统。     

碳纤维布加固砖砌体结构抗震研究

研究了碳纤维布加固对砖砌体结构抗震性能的影响,分析了加固后砌体结构的破坏机理和受力特性,提出了碳纤维布剪力折减系数和加固后墙体的极限抗剪承载力简化计算公式,经验证与试验结果吻合良好。最后运用AN-SYS软件对碳纤维布加固的墙体进行了有限元分析,对比研究了4种不同碳纤维布加固方式的加固效果,从中得出较为理想的加固方式,供工程设计参考。     

基于有限元法的跌水闸闸室结构抗震安全复核研究

抗震安全复核是水闸安全鉴定工作中的重要组成部分,为保证水闸结构安全运行,需要进行抗震安全复核研究.以某跌水闸为例,基于ADINA有限元分析软件,建立了跌水闸闸室结构三维有限元模型,采用振型分解反应谱法对闸室结构进行了地震动响应计算分析,并根据计算结果对跌水闸闸室结构进行了抗震安全评价.计算结果表明:①闸墩与闸底板相交处...     

水电站进水塔结构分析方案研究

水电站进水塔结构的安全直接关系到整个电站的安全和效益。采用三维有限元法分别建立了实体单元模型和梁单元与实体单元混合模型,开展了静、动力分析研究,对两种模型的计算结果进行了对比。结果表明,水电站进水塔采用两种模型计算的结果呈现出相同的规律。水电站进水塔结构分析可采用以实体单元模拟的成果作为结构分析的基础,在前部拦污栅框架部分的内力分析和配筋计算上以梁系与实体联合模拟的成果作为有效补充,为工程设计提供更为科学合理的参考依据。