基于芡实叶脉分叉结构的穹顶温室设计与试验

作者:于海业; 关姝杰; 隋媛媛

摘要: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63.52~26737.22倍与26.86~11300.97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。

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关键词:
  • 穹顶温室
  • 仿生设计
  • 有限元分析
  • 相似模型
  • 应变试验

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期刊名称:农业机械学报

期刊级别:北大期刊

期刊人气:2065

杂志介绍:
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国农业机械学会;中国农业机械化科学研究院
出版地方:北京
快捷分类:农业
国际刊号:1000-1298
国内刊号:11-1964/S
邮发代号:2-363
创刊时间:1957
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:2.21
综合影响因子:2.233