球场膜结构的模拟成型及其存在的问题分析

球场膜结构的模拟成型及其存在的问题分析

球场膜结构的成型模拟就是通过有限元方法分析模拟实际工程中膜结构的成型过程，求解由平面裁剪膜片组装焊接，并张拉至使用条件时的膜结构真实平衡形态。在球场膜结构的设计中，结构的成型模拟应当是一个非常重要的环节。通过成型模拟可以有效的预估结构在实际成型后的应力和形状误差，从而对裁剪分析进行调整。可以预判结构中更有可能由于应力过小出现松弛、褶皱或是应力过大出现破坏的区域，从而对结构进行有针对性的加强。得到的平衡形态也可以代替找形分析的结果作为球场膜结构荷载分析的初始形态，从而确保荷载分析更加准确。

为什么成型模拟如此重要，却又没有成为球场膜结构设计中的一个关键环节呢？这是由于膜结构的成型模拟中存在一个难以跨越的问题，那就是成型过程中膜结构的初始形状无法确定。膜结构的成型模拟类似于膜结构的荷载分析，要计算结构的平衡形态，可以通过非线性有限元法来进行计算。而要通过非线性有限元法计算结构的平衡形态，一个确定了形状和应力的初始形态是必要的。但球场膜结构成型模拟中的一个重要问题就是结构的初始形态无法确定。在膜片相互焊接后膜结构形成了一个结构整体，但是在结构张拉之前，膜结构是处在一个几乎没有应力的状态下，由于膜材不能抗压抗弯，此时的膜结构处于一个完全松弛散乱的状态，初始的形状是完全没有办法确定的，这就给球场膜结构的成型模拟造成了很大的困难。