空間膜的裁剪分析之一

上面已經(jīng)提到，膜結(jié)構(gòu)的分析包括三大方面內(nèi)容，即形狀確定、荷載分析和裁剪分析。裁剪分析，就是將由找形得到并經(jīng)荷載分析復(fù)核的空間曲面，轉(zhuǎn)換成無(wú)應(yīng)力的平面下料圖。裁剪分析包含三個(gè)步驟：（1）空間膜面剖分成空間膜條膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)表現(xiàn)造型，空間膜面在剖分成膜條時(shí)，要充分考慮膜條的邊線即熱合縫對(duì)美觀的影響；同時(shí)膜材是正交異性材料，為使其受力性能最佳，應(yīng)保證織物的經(jīng)、緯方向與曲面上的主應(yīng)力方向盡可能一致；此外，用料最省、縫線最短，也是進(jìn)行膜面剖分必須考慮的因素。（2）空間膜條展開(kāi)成平面膜片空間膜條展開(kāi)成平面膜片，即將膜條的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二維數(shù)據(jù)，采用幾何方法，簡(jiǎn)單可行。但如果膜條本身是個(gè)不可展曲面，就得將膜條再剖分成多個(gè)單元，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵湔归_(kāi)。此展開(kāi)過(guò)程是近似的，為保證相鄰單元拼接協(xié)調(diào)，展開(kāi)時(shí)要使得單元邊長(zhǎng)的變化為極小。（3）應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)從應(yīng)力狀態(tài)到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，即釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下工作的，而平面膜材的下料是在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，為確定膜材的下料圖，需對(duì)膜片釋放預(yù)應(yīng)力，并進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。這里的補(bǔ)償實(shí)際上是縮減，在此基礎(chǔ)上加上熱合縫的寬度，即可得膜材的下料圖。上述過(guò)程，即為裁剪分析。1.測(cè)地線裁剪法裁剪分析與找形技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程極為相似，都是從測(cè)量實(shí)物模型開(kāi)始的，對(duì)于簡(jiǎn)單規(guī)則的可展曲面，可直接利用幾何方法將其展開(kāi)。現(xiàn)代概念上的裁剪分析，主要還是依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在此過(guò)程中，產(chǎn)生了許多方法，如測(cè)地線法、有限元法、優(yōu)化分析法，等等。下面介紹被廣泛應(yīng)用的測(cè)地線法。