初始形態(tài)分析

初始形態(tài)分析的目的是確定膜結(jié)構(gòu)在給定邊界和預(yù)張力條件下的初始平衡曲面，為后續(xù)的荷載效應(yīng)分析和裁剪分析提供準(zhǔn)確計(jì)算模型。初始形態(tài)分析是一般工程分析的反問(wèn)題，是個(gè)由給定“態(tài)”來(lái)求對(duì)應(yīng)“形”的過(guò)程，因此也常被稱為找形(formfinding)。膜結(jié)構(gòu)的找形方法主要有物理模型法和數(shù)值分析法。

數(shù)值分析找形法

隨著計(jì)算機(jī)和結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值方法已成為膜結(jié)構(gòu)找形的主要方法。其中，以力密度法、動(dòng)力松弛法和非線性有限元法應(yīng)用最為廣泛。力密度法(ForceDensityMethod)是由Linkwitz及Schek[4-5]于20世紀(jì)70年代提出的一種用于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形方法。后來(lái)，Grundig等L6j學(xué)者針對(duì)膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引入極小曲面概念，發(fā)展完善了該方法。由于力密度法只需要給出幾何拓?fù)?、力密度值和邊?/p>

節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，即可建立關(guān)于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的線性方程組，求得各節(jié)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，因此計(jì)算速度較快，且避免了初始坐標(biāo)問(wèn)題和非線性收斂問(wèn)題。該方法的缺點(diǎn)是沒有考慮大變形的影響，得到的初始位形可能誤差較大，此外力密度值的設(shè)定對(duì)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大，往往需要多次試算。針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了一系列改進(jìn)方法，如面密度法J、改進(jìn)力密度法]、混合力密度法J等。