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 YU Haiye;GUAN Shujie;SUI Yuanyuan

作者机构：吉林大学生物与农业工程学院长春130022 

基　　金：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2013AA103005-04) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2019年第50卷第3期

页      码：300-308页

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. 52～26 737. 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。

主 题 词：穹顶温室 仿生设计 有限元分析 相似模型 应变试验 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 082803[082803] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2019.03.033

馆 藏 号：203607445...