?振動(dòng)與沖擊　第３１卷第８期?。剩希眨遥危粒獭。希啤。郑桑拢遥粒裕桑希巍。粒危摹。樱龋希茫恕P夫拉纖維增強(qiáng)弧形體撓性接管平衡性研究　張曉平，何琳，周煒?。ê＼姽こ檀髮W(xué)振動(dòng)與噪聲研究所，武漢４３００３３）　摘　要：采用網(wǎng)格分析理論，研究纖維纏繞直撓性接管加壓膨脹成形的弧形管的纖維纏繞角；根據(jù)彈性薄殼無(wú)矩　理論，建立弧形管的平衡方程，提出弧形管的平衡角的計(jì)算方法；分析弧形管的平衡性，并進(jìn)行有限元計(jì)算。結(jié)果表明，存　在合適的直管纏繞角度，使得弧形管受壓下軸向伸縮量足夠小，滿足平衡性要求。研究結(jié)果為弧形體撓性接管設(shè)計(jì)與施　工中的參數(shù)選取提供理論依據(jù)?！￡P(guān)鍵詞：纖維纏繞；弧形管；平衡性；ＭＳＣ．ＭＡＲＣ　中圖分類號(hào)：Ｕ６６４．８４：ＴＢ３３２　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ　Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。铮妗。帷。妫椋欤幔恚澹睿簦鳎铮酰睿洹。妫欤澹椋猓欤濉。幔颍恪。穑椋穑濉。冢龋粒危恰。兀椋幔铮穑椋睿?，ＨＥ?。蹋椋?，ＺＨＯＵ?。祝澹椤。ǎ桑睿螅簦椋簦酰簦濉。铮妗。郑椋猓颍幔簦椋铮睿Γ危铮椋螅?，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?。铮妗。牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿?，Ｗｕｈａｎ?。矗常埃埃常?，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：?。粒洌铮穑簦椋睿纭。簦瑁濉。睿澹簦簦椋睿纭。幔睿幔欤螅椋蟆。簦瑁澹铮颍簦瑁濉。鳎铮酰睿洹。幔睿纾欤濉。铮妗。帷。妫椋欤幔恚澹睿簟鳎铮酰睿洹。欤妫澹椋猓欤濉。幔颍恪。穑椋穑澹ǎ疲祝疲粒校。恚幔洌濉。簦瑁颍铮酰纾琛。澹穑幔睿洌椋睿纭。帷。螅簦颍幔椋纾瑁簟。妫椋欤幔恚澹睿簟鳎铮酰睿洹。穑椋穑濉。酰睿洌澹颉。穑颍澹螅螅酰颍濉。鳎幔蟆。螅簦酰洌椋澹洌粒悖悖铮颍洌椋睿纭。簦铩。簦瑁濉。澹欤幔螅簦椋恪。簦瑁椋睢。螅瑁澹欤臁。簦瑁澹铮颍澹瘢酰椋欤椋猓颍椋酰怼。澹瘢酰幔簦椋铮睿蟆。铮妗。簦瑁濉。疲住疲粒小。鳎澹颍濉。螅澹簟。酰穑悖幔欤悖酰欤幔簦椋铮睢。恚澹簦瑁铮洹。铮妗。椋簦蟆。澹瘢酰椋欤椋猓颍椋酰怼。幔睿纾欤濉。鳎幔蟆。洌澹洌酰悖澹洌裕瑁濉。澹瘢酰椋欤椋猓颍椋酰怼。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。铮妗。簦瑁濉。穑椋穑濉。鳎幔蟆。幔睿幔欤澹?，ａｎｄ?。椋簦蟆。妫椋睿椋簦濉。澹欤澹恚澹睿簟。幔睿幔欤螅椋蟆。鳎幔蟆。穑澹颍妫铮颍恚澹洌裕瑁濉。颍澹螅酰欤簦蟆。螅瑁铮鳎澹洹。簦瑁幔簟。簦瑁澹颍濉。澹椋螅簦蟆。幔睢。幔穑穑颍铮穑颍椋幔簦濉。螅簦颍幔椋纾瑁簟。穑椋穑濉。鳎铮酰睿洹。幔睿纾欤濉。恚幔耄椋睿纭。疲祝疲粒校В蟆。幔椋幔臁。洌椋螅穑欤幔悖澹恚澹睿簟。酰睿洌澹颉。穑颍澹螅螅酰颍濉。樱稀。螅恚幔欤臁。幔蟆。簦铩。螅幔簦椋螅妫。簦瑁濉。颍澹瘢酰椋颍澹恚澹睿簟。铮妗。澹瘢酰椋欤椋猓颍椋酰怼。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖澹裕瑁濉。螅簦酰洌。颍澹螅酰欤簦蟆。穑颍铮觯椋洌澹洹。帷。颍澹妫澹颍澹睿悖濉。妫铮颉。悖瑁铮铮螅椋睿纭。穑幔颍幔恚澹簦澹颍蟆。椋睢。洌澹螅椋纾睢。幔睿洹。穑颍铮洌酰悖簦椋铮睢。铮妗。疲祝疲粒校螅。耍澹。鳎铮颍洌螅海妫椋欤幔恚澹睿簟。鳎铮酰睿?；ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ａｒｃ?。穑椋穑?；ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖?；ＭＳＣ．ＭＡＲＣ　撓性接管技術(shù)是有效控制管路系統(tǒng)中傳遞的振動(dòng)　凱夫拉纖維簾線的彈性模量與基體橡膠彈性模量　和噪聲的方法之一，它不僅能隔離和衰減管路結(jié)構(gòu)振　的比值約為１０　，在變形不大的情況下，可以忽略橡膠　動(dòng)和噪聲，抑制流體噪聲，還能補(bǔ)償設(shè)備與管路系統(tǒng)問(wèn)　的影響，內(nèi)壓主要由纖維簾線承載，則完全可以采用網(wǎng)　因振動(dòng)、沖擊引起的大位移¨　?！「穹治龅姆椒▽?duì)該復(fù)合材料進(jìn)行分析　ｊ。在理想情況　凱夫拉纖維增強(qiáng)弧形體撓性接管（Ｆｉｌａｍｅｎｔ　下，當(dāng)簾線嚴(yán)格按照力學(xué)平衡角纏繞時(shí)，撓性接管的耐?。祝铮酰睿洌疲欤澹椋猓欤濉。粒颍恪。校椋穑濉。遥澹椋睿妫铮颍悖澹洹。猓。耍澹觯欤幔颉。妫椋猓澹颍螅疲住簭?qiáng)度最高，管體變形最小，滿足平衡性要求。?。疲粒校┦墙陙?lái)海軍工程大學(xué)振動(dòng)與噪聲研究所自主研　通過(guò)建模可知弧形體撓性接管平衡角沿軸向是變　制開(kāi)發(fā)的一種新型纖維纏繞撓性接管，它通過(guò)其特殊　化的，且不滿足回轉(zhuǎn)曲面測(cè)地線的Ｃｌａｉｒａｎｔ定理，不能　的弧形體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，與同規(guī)格的直管相比，具　在弧形體上實(shí)施精確的測(cè)地線纏繞，雖然理論上可以　有更大的位移補(bǔ)償能力和較小的軸向及橫向剛度，減　實(shí)現(xiàn)在弧形體上偏離測(cè)地線而不產(chǎn)生滑移的非測(cè)地線　振性能更優(yōu)?！±p繞¨　，但是工業(yè)上實(shí)現(xiàn)這種非測(cè)地線纏繞難度較　如果弧形體撓性接管在工作壓力作用下兩端法蘭　大。本文將介紹一種簡(jiǎn)單的弧形體撓性接管成形方　沿軸向產(chǎn)生一定的位移，會(huì)給所連接的管路或設(shè)備帶　法，并對(duì)該撓性接管的平衡性進(jìn)行分析，為弧形管設(shè)計(jì)　來(lái)附加的力和位移，當(dāng)這種力和位移過(guò)大時(shí)，會(huì)影響系　和施工中的參數(shù)選取提供理論依據(jù)?！〗y(tǒng)的正常工作，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的后果。所謂的弧形體　撓性接管的平衡性就是衡量撓性接管受壓時(shí)管體變形?。薄±w維纏繞弧形體撓性接管成形方法簡(jiǎn)介　大小的一種指標(biāo)　?！』⌒误w撓性接管的成形分為兩個(gè)步驟：第一，采用　硬芯法，按照一定的纏繞角　，采用層間交叉、各層單　收稿日期：２０１０—１２—１３修改稿收到日期：２０１１—０４—２５　向無(wú)交叉的方式纏繞一根相同管徑的直管，包外膠，并　第一作者張曉平男，碩士生，１９８６年生　在兩端安裝法蘭，進(jìn)行預(yù)硫化；第二，上成形工裝，將直　第８期　張曉平等：凱夫拉纖維增強(qiáng)弧形體撓性接管平衡性研究?。罚薄」軆啥朔忾]，向內(nèi)部充氣加壓膨脹，同時(shí)兩端向中間擠　２．２弧形管平衡角　壓，進(jìn)行硫化定型，從而形成弧形體撓性接管，如圖１?！∪缜八?，纖維纏繞弧形體撓性接管內(nèi)壓作用主　要由纖維增強(qiáng)層承受，增強(qiáng)層厚度相對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸很　小，同時(shí)弧形管的結(jié)構(gòu)、載荷和邊界條件都是軸對(duì)稱　的，滿足文獻(xiàn)［１０］中關(guān)于薄殼、無(wú)矩理論的假定，因此　一一目　將弧形體撓性接管作為旋轉(zhuǎn)薄殼處理。　建立正交曲線坐標(biāo)　圖１　弧形體撓性接管成形過(guò)程　系對(duì)弧形體撓性接管進(jìn)?。疲椋纾薄。校颍铮洌酰悖椋睿纭。校颍铮悖澹螅蟆。铮妗。疲住疲粒小⌒薪＃鐖D３。以弧　形管上任意一點(diǎn)　處　由于纖維在直管上穩(wěn)定纏繞的工藝成熟　，采用　的中面法線與旋轉(zhuǎn)軸所　這種成形方式，無(wú)需特殊的纏繞機(jī)直接在弧形體上纏　成的角為該點(diǎn)的Ｓ坐　繞纖維，弧形管體成形簡(jiǎn)單，容易控制，產(chǎn)品成形率高?！?biāo)，以該點(diǎn)處的子午面?。怖p繞纖維數(shù)學(xué)模型　００?。危团c某一基準(zhǔn)子　午面００?。眩兴傻慕恰D３弧形管薄殼模型　２．１　弧形管上纖維數(shù)學(xué)模型?。疲椋纾场。蹋幔恚椋睿帷。恚铮洌澹臁。铮妗。疲住粒疲小樵擖c(diǎn)的　坐標(biāo)?！≡趽闲越庸艿闹行慕⒅鴺?biāo)系，如圖２，圖中　根據(jù)旋轉(zhuǎn)薄殼的無(wú)矩理論建立弧形管體的平衡方　為ＦＷ—ＦＡＰ長(zhǎng)度，Ｒ　為公稱半徑，ｒ?yàn)槟妇€弧半徑，由　程為：　幾何知識(shí)可得計(jì)算半徑　為：　廠——?。遥健蹋颉∫弧。蓿颉∫弧。~　　（１）　在Ｆｗ—ＦＡＰ成形過(guò)程中，作如下假設(shè)：在成形過(guò)　蓄■＋１?。埃疲　。穑睢。悖螅椋睢。铮螅帷。啤。睢啤。?。）ｃＪＩ?。场〕讨校w維簾線的長(zhǎng)度保持不變；在成形過(guò)程中，相互　解微分方程組得經(jīng)向和周向內(nèi)力分別為：　交叉的兩條簾線之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，僅是它們之間夾　角發(fā)生變化；在成形前后，兩端法蘭無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即纖　維簾線在ＸＯＹ平面上的投影繞ｚ軸旋轉(zhuǎn)的總的角度　卜?。欤ǎ矗。啤。海穑虿话l(fā)生變化?！?，，＋＿÷?。省∈街校摇。健蹋颉∫弧。蹋痢遥问悄妇€圓心與軸線的偏距?！】紤]兩端封閉的邊界條件：　（Ｆｎ）?。骸。ǎ仓瘢ǎ颍螅椋睿螅臁摇。螅椋睿螅保剑穑ⅲǎ颍螅椋睿螅币唬摇。。ǎ啤。铮簦剑悖簦玻ǎ病。ǎ颍螅椋睿螅惨唬摇。螅椋睿螅玻剑稹。ǎ颍螅椋睿螅惨唬摇。∈街校印　ⅰ》謩e為管體兩端對(duì)應(yīng)的Ｏｌ坐標(biāo)，即可求得　積分常數(shù)Ｃ?。骸D２纖維變化模型　ｃｉ＝Ｆｉｇ．２?。停铮洌澹臁。铮妗。妫椋欤幔恚澹睿簟。洌椋螅簦铮颍簦椋铮睢∑ⅲ谩〈氐绞剑ǎ矗┲?，即可得到滿足兩端封閉條　根據(jù)前兩個(gè)假設(shè)，如圖２所示，在膨脹過(guò)程中，在　件下管體各處受到的內(nèi)力：　直管上位于?。健A周附近的簾線微段　、ＰＮ、ＮＱ、?。疲睿剑穑欤ⅰ。遥鹨弧。玻啤。狡┮弧。ǎ担。眩偷拈L(zhǎng)度不變，而ＭＮ被拉長(zhǎng)，圓周被壓縮至ｚ＝　，　于是，點(diǎn)Ｍ處微單元上經(jīng)向力與周向力的合力與　圓周半徑增大到　，簾線在管體上的纏繞角由　增加　母線的夾角為：　為　。由于圓周上纖維數(shù)量沒(méi)有發(fā)生變化，ＭＮ所對(duì)　應(yīng)的圓心角不變，由幾何推導(dǎo)可以得到纖維在ＦＷ—?。簦幔睿瘢В健。ǎ叮。疲粒猩系睦p繞角公式為：　而點(diǎn)Ｍ處的簾線的纏繞角為：?。螅椋睿铮粒健。摇。螅椋睢。蟆。ǎ玻。簦幔睢。骸。健。ǎ罚。罚病≌駝?dòng)與沖擊?。玻埃保材甑冢常本怼‘?dāng)點(diǎn)　處的簾線的纏繞角　與該點(diǎn)處微單元上　經(jīng)向力與周向力的合力與母線的夾角　相等時(shí)，內(nèi)力　端管體縮短，選擇適當(dāng)?shù)闹惫芾p繞角　，可以使管體伸　恰好完全由簾線承受，該纏繞角即稱為弧形體上力學(xué)　平衡角，于是，聯(lián)立式（６）、式（７）即可得力學(xué)平衡　角為：　長(zhǎng)和縮短相互抵消，從而使得弧形管在加壓過(guò)程中?！〕謨啥朔ㄌm無(wú)軸向位移，實(shí)現(xiàn)平衡性要求。　弧形管在加壓過(guò)程中，管體產(chǎn)生較大變形，管體母　線不再保持圓弧形狀，各處曲率半徑發(fā)生變化，伴隨著　各點(diǎn)的內(nèi)力發(fā)生變化，因此，對(duì)于不同的壓力弧形管具　有不同的力學(xué)平衡角。由于這些變化相當(dāng)復(fù)雜，無(wú)法　用解析的方法求得弧形管管體變形及纏繞角變化與壓　力的關(guān)系。目前，隨著有限元計(jì)算軟件的功能不斷完　善，精度不斷提高，有限元法得到了廣泛應(yīng)用，本文根　據(jù)需要，選用非線性有限元軟件ＭＳＣ．ＭＡＲＣ對(duì)弧形管　進(jìn)行建模及平衡性分析　∞＝ａｒｃｔａｎ　（８）　令?。剑颍螅椋睿铮簦瑢⒑熅€在曲線坐標(biāo)系的　坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到　柱坐標(biāo)系的　坐標(biāo)，所以力學(xué)平衡角在柱坐標(biāo)系中的表　達(dá)式為：　（９）?。玻场。疲祝疲粒衅胶庑苑治觥。场。停樱茫停粒遥糜邢拊Ｅc計(jì)算?。停樱茫停粒遥檬枪δ荦R全的高級(jí)非線性有限元軟　件，在橡膠材料的有限元分析中它為超彈性模型提供　根據(jù)式（２）和式（９）分別繪制直管纏繞角為３９。的?。疲住疲粒猩侠p繞角和平衡角如圖４，可以看出Ｆｗ—?。疲粒猩侠p繞角完全偏離平衡角，中間管體上纏繞角大　于平衡角，兩端管體上纏繞角小于平衡角?！×耍保坝喾N不同的描述不可壓縮彈性體的應(yīng)變能函數(shù)，　準(zhǔn)確描述橡膠材料的非線性行為，同時(shí)采用自動(dòng)求解　策略、網(wǎng)格重劃和自適應(yīng)技術(shù)，提高了非線性計(jì)算得準(zhǔn)　確性。ＭＳＣ．ＭＡＲＣ軟件還具有極強(qiáng)的復(fù)合材料模擬能　力，能夠描述層狀復(fù)合材料、加強(qiáng)筋復(fù)合材料和實(shí)體復(fù)　≯?。。欤骸?、?。伞『喜牧?。ＭＡＲＣ中提供了可定義分層的ｒｅｂａｒ單元，用　來(lái)做在基體材料（橡膠）中嵌入不同加強(qiáng)筋層（如鋼　筋、帶束層）以增強(qiáng)材料強(qiáng)度的一類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的　分析，由于其計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)的大大節(jié)省，受到越來(lái)越多的　人的青睞。典型的應(yīng)用是在空氣彈簧、輪胎等這類簾　≯一　…?。妗。臁【€一橡膠復(fù)合材料的計(jì)算分析　。因此，利用ＭＳＣ．　圖４　弧形管上纖維纏繞角與平衡角?。疲椋纾础。祝铮酰睿洌粒睿纾欤濉。幔睿洹。牛瘢酰椋欤椋猓颍椋酰怼。粒睿纾欤濉。铮妗。妫椋欤幔恚澹睿簟。铮睢。疲?ＡＦＰ?。停粒遥脤?duì)該纖維纏繞弧形體撓性接管進(jìn)行建模計(jì)算，　能夠比較準(zhǔn)確地對(duì)其平衡性進(jìn)行評(píng)估?！∮捎诨⌒喂転樾D(zhuǎn)體，且只考慮弧形管受內(nèi)部壓　力作用和兩端封閉約束，屬于軸對(duì)稱問(wèn)題，建模時(shí)只需　要建立Ｆｗ—ＦＡＰ的弧形體過(guò)軸線截面的一半，如圖６　所示。本文主要研究弧形體撓性接管的平衡性與直管　纏繞角度的關(guān)系，不考慮層合因素的影響，所以只需建　立單層的增強(qiáng)纖維。　如圖５所示，在?。疲住疲粒猩侠p繞角　大于平衡角的地方，　纖維受經(jīng)向力偏大，　周向力偏小，纖維纏　采用軸對(duì)稱四邊形單元——１０號(hào)單元來(lái)模擬橡　膠，采用兩節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱Ｒｅｂａｒ膜單元——１６６號(hào)單元來(lái)　模擬增強(qiáng)纖維，增強(qiáng)纖維單元通過(guò)Ｉｎｓｅ￣嵌在橡膠材料　單元中。在定義材料時(shí)，橡膠采用Ｍｏｏｎｅｙ本構(gòu)模型，?。茫保铮剑埃玻怠。危恚怼。茫睿保剑埃玻薄。危颍幔怼。瑒P夫拉纖維的楊　圖５纖維受壓變化模型?。疲椋纾怠。模椋螅簦铮颍簦椋铮睢。恚铮洌澹臁。铮妗。妫椋欤幔恚澹睿簟。酰睿洌澹颉。穑颍澹螅螅酰颍濉±@角會(huì)向平衡角的　方向變化，纏繞角減　小　，兩交叉點(diǎn)間周　‘、　向距離由ＭＮ縮短　，＿‘‘’、　氏模量Ｅ＝１３７　０００?。危颍幔怼。?？白松比　＝０．３，凱夫拉簾　線截面積Ａ＝０．５６７?。恚怼。怪焙熅€方向密度為ｍ＝?。埃福怠！椤、簟?，由于它們所　對(duì)應(yīng)的圓心角不變，　則兩交叉點(diǎn)所在圓周半徑由Ｒ減小至Ｒ　，同時(shí)弧形管?。疲住疲粒泄荏w上各處旋轉(zhuǎn)半徑及纏繞角沿軸向　變化，因此增強(qiáng)纖維的每個(gè)ｒｅｂａｒ單元均采用不同的纏　繞角和簾線密度，纏繞角由式（２）確定，經(jīng)向纖維簾線　密度由ｍ?。剑恚摇。悖铮蟆　＃掖_定，并且給每個(gè)ｒｅｂａｒ單元　伸長(zhǎng)出，在纖維纏繞角小于平衡角的地方，變形與之相　反。因此，ＦＷ—ＦＡＰ在加壓過(guò)程中中間管體伸長(zhǎng)，兩　第８期　張曉平等：凱夫拉纖維增強(qiáng)弧形體撓性接管平衡性研究　７３　定義兩層纏繞角相反的纖維材料?！?duì)于不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的弧形管，其最佳的直管纏繞　角度并不相同，圖８給出了最佳的直管纏繞角度與Ｒ　，?。?，　之間的變化關(guān)系?？梢钥闯觯罴牙p繞角隨管徑的　增大而增大，隨弧半徑增大而增大，隨長(zhǎng)度增大而減　小。特別地，隨著弧半徑增加到足夠大時(shí)，弧形管變?yōu)椤≈惫?，最佳纏繞角基本上逼近直管的力學(xué)平衡角　邊界條件為：ＦｉｘＸ—Ｍ定義軸向位移約束，代表Ｆｗ?。疲粒兄虚g對(duì)稱面，Ｐｒｅ—Ｉｎ定義管體內(nèi)部壓力，ＦｉｘＹ—Ｅ　定義徑向位移約束，代表弧形體兩端受法蘭無(wú)徑　向變化?！　蕖。椤。椤。椤。臁。臁。椤。臁。椤。椤。椤。臁。臁。椤。臁。椤。椤。椤。椋。担矗埃矗?，?。ǎ幔。ǎ猓∫灰弧獭。ǎ悖∫豢凇　焯?hào)船　。寸?。ǎ洌D８最佳直管纏繞角隨結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化?。疲椋纾浮。郑幔颍椋幔簦椋铮睢。铮妗。铮穑簦椋恚椋澹洹。鳎椋睿洌椋睿纭。幔睿纾欤濉。铮睢。螅簦颍幔椋纾瑁簟。穑椋穑濉。鳎椋簦琛。洌椋妫澹颍澹睿簟。螅簦颍酰悖簦酰颍濉。穑幔颍幔恚澹簦澹颍蟆D６弧形管有限元分析　當(dāng)然，在上述計(jì)算中，將凱夫拉纖維看作是線性材?。疲椋纾丁。疲椋睿椋簦濉。幔睿幔欤螅椋蟆。铮妗。疲住粒疲小×?，有限元計(jì)算中僅考慮了單層、內(nèi)部相互交叉的增強(qiáng)　以規(guī)格為ＤＮ１５０的弧形管為例進(jìn)行計(jì)算：Ｒ?。剑罚怠±w維，而忽略了復(fù)合材料層合因素的影響，簡(jiǎn)化了弧形?。恚?，ｒ＝１７５?。恚?，Ｌ＝１７５?。恚?。分別計(jì)算由纏繞角為３３?！」芙Y(jié)構(gòu)及弧形體兩端的邊界效應(yīng)，等，這些因素的影響　～４２。直管成形的弧形管的平衡性，得到弧形管在內(nèi)壓　導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況的偏差，但是這并不影響　作用下的變形圖，如圖６，圖中外形線框?yàn)樽冃吻暗男巍∮?jì)算結(jié)果對(duì)理論推導(dǎo)的驗(yàn)證?！睿瑔卧€框?yàn)樽冃魏蟮男螤??！。唇Y(jié)論　利用網(wǎng)格分析法和彈性薄殼無(wú)矩理論對(duì)直管加壓?。伞。蕖∨蛎洺尚位⌒喂艿姆椒ㄋ玫模疲鳌疲粒羞M(jìn)行平衡性理　吾　論分析，應(yīng)用ＭＳＣ．ＭＡＲＣ對(duì)其進(jìn)行有限元計(jì)算，得到?。纭。臁〕省∫韵陆Y(jié)論：?。臁≈谩。臁⊥埂。臁。ǎ保﹦P夫拉纖維在Ｆｗ—ＦＡＰ上的纏繞角沿軸向是?。　。臁。妗∽兓模遗c弧形管力學(xué)平衡角有較大的偏差?！。ǎ玻┩ㄟ^(guò)改變直管纖維纏繞角，可以控制ＦＷ—ＦＡＰ　圖７弧形管受壓軸向變形　受壓時(shí)總成伸長(zhǎng)或縮短。?。疲椋纾贰。粒椋蟆。模椋螅穑欤幔悖澹恚澹睿簟。铮妗。疲住粒疲小。酰睿洌澹颉。穑颍澹螅螅酰颍濉。ǎ常├碚撋洗嬖谝粋€(gè)最佳的直管纏繞角　，可以　讓Ｆｗ—ＦＡＰ管體內(nèi)部伸長(zhǎng)和縮短相互抵消，從而使得　從圖７可以看出，Ｆｗ—ＦＡＰ在受到相同壓力下，　弧形管在加壓過(guò)程中保持兩端法蘭無(wú)軸向位移，實(shí)現(xiàn)　當(dāng)直管纏繞角小于３７。時(shí)，弧形管收縮，如圖６（ｂ），且　完全地平衡。計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在各種誤差，　纏繞角越小，收縮量越大，纏繞角為３３。時(shí)，管體收縮約　選擇合適的　，保證Ｆｗ．ＦＡＰ受壓法蘭伸縮量在一定?。贰。恚?；當(dāng)纏繞角大于３８。時(shí)，弧形管伸長(zhǎng)，如圖６（ｄ），且　范圍內(nèi)，同樣能滿足平衡性要求?！±p繞角越大，伸長(zhǎng)量越大，纏繞角為４２。時(shí)，管體伸長(zhǎng)１２?。ǎ矗?duì)于不同規(guī)格的弧形管，結(jié)構(gòu)尺寸不同，最佳?。恚?；存在一個(gè)最佳的直管纏繞角度　一３７．６。，使弧形　的直管纏繞角也不同?！」茉谑軌簳r(shí)既不伸長(zhǎng)也不縮短，即實(shí)現(xiàn)弧形管的平衡　利用本文的理論分析和有限元計(jì)算方法，可為弧　性，如圖６（Ｃ）。　形管設(shè)計(jì)和施工中的參數(shù)選取提供理論依據(jù)。　從圖６（Ｃ）中還可以看到，當(dāng)弧形管無(wú)軸向伸縮時(shí)，　中間段管體半徑變小，管體伸長(zhǎng)，靠近兩端的管體半徑?。ㄏ罗D(zhuǎn)第９１頁(yè)）　變大，管體縮短，管體伸長(zhǎng)量與縮短量正好相互抵消，　與第２．３節(jié)中提出的平衡性理論相符。　第８期　楊顏志等：考慮玻璃剛度的高層幕墻地震響應(yīng)數(shù)值分析?。梗薄∠蛘駝?dòng)，因此主要豎向受力構(gòu)件吊桿在此處應(yīng)力偏大?！∧Ｐ?，以及幕墻相關(guān)設(shè)計(jì)資料。　關(guān)鍵位置２、４和６處環(huán)梁和水平支撐桿應(yīng)力較大，由　參考文獻(xiàn)　于限位桿的存在造成局部的應(yīng)力集中，導(dǎo)致附近桿件?。郏保荩拢澹瑁颉。摇。粒粒螅悖濉。小。拧。疲模澹螅椋纾睢。铮妗。幔颍悖瑁椋簦澹悖簦酰颍欤帷。纾欤幔椋睿纭。簦铩?yīng)力偏大。主要桿件在小震作用下應(yīng)力均小于５０?。颍澹螅椋螅簟。澹幔颍簦瑁瘢酰幔耄澹螅郏剩荩剩铮酰颍睿幔臁。铮妗。粒颍悖瑁椋簦澹悖簦酰颍濉。牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿纾。停校幔峡拐鹦阅芤?。?。玻埃埃?，１２（３）：１２２—１２８．　［２］石永久，李勇，王元清．點(diǎn)支式幕墻單層索網(wǎng)諧波地震　４　結(jié)論　響應(yīng)的幾何非線性研究［Ｊ］．振動(dòng)與沖擊，２００９，　２８（１０）：３１—３５．?。ǎ保┛紤]玻璃剛度模型與未考慮玻璃剛度模型大　［３］李勇，石永久，王元清．單層索網(wǎng)玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)　廈低階模態(tài)吻合較好，說(shuō)明是否考慮玻璃剛度對(duì)大廈　地震響應(yīng)的整體分析［Ｊ］．建筑科學(xué)，２００９，２５（７）：５　主體結(jié)構(gòu)影響較小?！　保埃。ǎ玻┛紤]玻璃剛度后幕墻最大層間位移角比未考?。郏矗蓠T若強(qiáng)，武岳，沈世釗．單索幕墻體系中的玻璃與索協(xié)　慮玻璃剛度偏小５％～１０％，說(shuō)明玻璃剛度增大了幕墻　同工作機(jī)理研究［Ｊ］．西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)，２００６，?。常福ǎ担海叮保埂叮玻常≌w剛度，對(duì)于幕墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是有利的。忽略?。郏担蓠T若強(qiáng)，武岳，沈世釗．考慮玻璃參與工作的單層平面　其影響可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果偏保守?！∷骶W(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)靜力性能研究［Ｊ］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，２００５，?。ǎ常┹^高樓層位置，兩組模型加速度放大系數(shù)隨?。玻叮ǎ矗海梗埂保埃叮≈鴺菍拥脑龈咂钪饾u增大，在頂層１２６層位置考慮?。郏叮蓠T若強(qiáng)，花定興，武岳．單層平面索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)玻璃與　玻璃剛度模型加速度放大系數(shù)較未考慮玻璃剛度模型　索網(wǎng)協(xié)同工作的動(dòng)力性能研究［Ｊ］．土木工程學(xué)報(bào)，２００７，?。矗埃ǎ保埃海玻贰常常∑。玻担叮?，說(shuō)明玻璃在高樓層加速度放大系數(shù)較大　［７］金先龍，李淵?。Y(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)并行計(jì)算方法及應(yīng)用［Ｍ］．　區(qū)域?qū)铀俣软憫?yīng)抑制明顯。　北京：國(guó)防工業(yè)出版社，２００８．?。ǎ矗┛紤]玻璃剛度后幕墻主要桿件應(yīng)力比未考慮　［８］丁峻宏，金先龍，郭毅之．沉管隧道地震響應(yīng)的三維非線　玻璃剛度偏?。保担ァ玻担?。應(yīng)力較大吊桿出現(xiàn)在幕墻　性數(shù)值模擬方法及應(yīng)［Ｊ］．振動(dòng)與沖擊，２００５，２４（５）：１８　—曲率較大位置，應(yīng)力較大環(huán)梁和水平支撐桿出現(xiàn)在限?。玻玻∥粭U附近。最終計(jì)算結(jié)果均滿足抗震設(shè)防要求，可作?。郏梗荩剩牵剩场。埃埃掣邔咏ㄖ摻罨炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［ｓ］．北　京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，２００２．　為該工程幕墻抗震設(shè)計(jì)參考依據(jù)?！。郏保埃荩剩牵剩保埃玻玻埃埃巢Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范［ｓ］．北京：中國(guó)建　致謝：　筑工業(yè)出版社，２００３．　本文完成過(guò)程中，得到了華東建筑設(shè)計(jì)研究院有　［１１］黃寶鋒，盧文勝，曹文清．建筑幕墻抗震性能指標(biāo)探討　限公司的大量幫助，感謝其為本文提供大廈主體結(jié)構(gòu)　［Ｊ］．土木工程學(xué)報(bào)，２００９，４２（９）：８—１２．?。ㄉ辖拥冢罚稠?yè)）　參考文獻(xiàn)　一３０８８．　［１］朱石堅(jiān)，何琳．船舶減振降噪技術(shù)與工程設(shè)計(jì)［Ｍ］．北?。郏罚堇渑d武．非測(cè)地線穩(wěn)定纏繞的基本原理＿Ｊ］．宇航學(xué)報(bào)，　京：科學(xué)出版社，２００２．?。保梗福玻常海梗啊梗常。郏玻輲涢L(zhǎng)庚．肘形撓性軟管設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)方法及工藝研究　［８］Ｃａｒｖａｌｈｏ?。省。?，Ｌｏｓｓｉｅ?。?，Ｖａｎｄｅｐｉｔｔｅ?。模澹簟。幔保希穑簦椋恚椋幔簦椋铮睢。铮妗。郏模荩錆h：海軍工程大學(xué)，２００５．?。妫椋欤幔恚澹睿簟鳎铮酰睿洹。穑幔颍簦蟆。猓幔螅澹洹。铮睢。睿铮睢纾澹铮洌澹螅椋恪。鳎椋睿洌椋睿纾郏剩荩。郏常輲涢L(zhǎng)庚，何琳，呂志強(qiáng)．肘形撓性接管內(nèi)壓作用下的平衡?。茫铮恚穑铮螅椋簦澹蟆。恚幔睿酰妫幔悖簦酰颍椋睿?，１９９５，６（２）：８０—８１．　特性［Ｊ］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，２００５，４１（５）：１８２—１８５．?。郏梗堇钛恿?，吳宇方，翟祥國(guó)．橡膠工業(yè)手冊(cè)，第五分冊(cè)［Ｍ］．北　［４］周煒，束立紅，葉偉．弧形體撓性接管力學(xué)模型及平衡　京：化學(xué)工業(yè)出版社，１９９０．　性研究［Ｊ］．船舶工程，２００９，３１（２）：７３—８３．?。郏保埃菪熘ゾ]．彈性力學(xué)［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９０．?。郏担葜軣?，何琳，顧太平．弧形管靜力學(xué)性能參數(shù)化計(jì)算方?。郏保保輳堈裥悖蛎?，辛振祥．有限元軟件ＭＳＣ．Ｍａｒｃ／Ｍｅｎｔａｔ　法［Ｊ］．振動(dòng)與沖擊，２００９，２８（１０）：２１４—２１６．　在橡膠材料分析中的應(yīng)用［Ｊ］．世界橡膠工業(yè)，２００５，?。郏叮荩牛觯幔睿蟆。省。?，Ｇｉｂｓｏｎ?。痢。牵茫铮恚穑铮螅椋簦濉。幔睿纾欤濉。穑欤。欤幔恚椋睿幔簦澹蟆。幔睿洹。常玻ǎ保玻海常病叮矗。睿澹簦簦椋睿纭。幔睿幔欤螅椋螅郏剩荩裕瑁濉。遥铮幔臁。樱铮悖椋澹簦?，２００２，４５８：３０７９