理论分析膜结构汽车棚的抵风设计

　　理论分析膜结构汽车棚抵风设计的难点在于结构振动中存在的流固耦合现象。解决此类问题的一般的理论分析思路是适当简化分析模型后运用流体力学的一些理论求出结构动力方程中的气动力项，再通过简单的数学分析来确定结构的耦联振动规律。

　　有学者应用Kuta- Joukowski条件和薄翼理论，建立了单向悬挂屋盖在均匀来流作用下的运动方程，并给出了一种基于势能的结构气弹失稳判定准则，且由此得出了结构产生自激振动的临界风速大小。有学者将流体的理想势流理论和壳体的无矩理论结合起来，应用薄翼理论建立了风与薄膜结构的动力耦合方程。采用薄壳理论和势流理论得到风荷载作用下二维平坦薄膜屋盖的动力耦合作用方程，并利用 Routh- Hurwitz准则确定了结构失稳临界的风速。

　　理论分析所得出的结果有普遍的适用性，各因素的影响清晰可见。理论分析不但能够用于指导试验研究还能验证新的数值模拟方法。但理论分析需要做出很多假设对研究对象简化分析，这就在一些方面上减小了理论分析的实际应用价值，并且薄膜结构一般造型复杂属于三维受力体系，非线性作用显明，较难进行理论分析。

　　基于以上特点，有学者提出了理论与试验相结合的简化气弹模型研究膜结构汽车棚的流固耦合问题。这种方法的基本思路是，假定气动力近似满足拟定常理论，将薄膜的气动力分为由流体自身的脉动性所引起的气动力作用和由结构运动引发的附加气动力作用。流固耦合作用产生附加气动力通过引入气承刚度、附加质量、气动阻尼来表示，通过适当的数学模型将气动力与结构运动参数联系起来。简化气弹模型的特点是将流体和结构视为一个整体系统，而不考虑具体的流场结构。附加气动力项一旦确定，就可将风与膜结构汽车棚结构的相互作用问题转化为一般的随机振动分析问题。