论文部分内容阅读
建筑织物膜材是膜结构建筑的重要组成部分,其性能与结构的安全性有密切关系。建筑织物膜材力学性能复杂、材料不确定性高,很难简便、准确地获得膜材力学参数。生产安装不当、膜材老化、尖锐物刺破等原因,常使膜材产生初始缺陷,缺陷附近的应力集中会使膜材过早地发生撕裂破坏。本文首先针对PTFE膜材、PVC膜材进行拉伸性能的研究。通过单轴拉伸试验获得两种膜材在不同偏轴角度上的拉伸性能,研究发现偏轴角度对膜材的破坏模式、断裂强度、断裂延伸率影响较大。膜材在经纬向方向发生拉断型破坏、在45°偏轴角方向发生剪切型破坏,在其他偏轴角方向发生拉剪混合型破坏。进而获得两种膜材不同拉伸方向下的断裂强度和断裂延伸率,分析其变化规律。在此基础上,运用Tsai-Hill强度准则对两种膜材的断裂强度进行预测,该理论对PTFE膜材预测效果较好,对PVC膜材预测效果较差。采用弹性模量-应变曲线研究两种膜材弹性模量的变化规律,引入积分中值定理计算两种膜材分段线性化弹性模量。其次,通过中心撕裂试验对PTFE膜材、PVC膜材的撕裂性能进行研究。研究发现膜材的撕裂破坏过程可分为切缝张开、切缝稳定扩展、切缝失稳扩展三个阶段;膜材撕裂破坏模式由膜材种类、切缝尺寸决定。在此基础上,采用剩余强度表示带损伤膜材的极限承载能力,探讨加载速率、切缝尺寸、切缝角度、尺寸效应、膜材强度等级、编织结构对剩余强度的影响。定义剩余强度保持率,用以描述切缝对膜材强度的影响。最后,对现有剩余强度理论进行总结,采用剩余强度预测理论对膜材在初始损伤下的剩余强度进行预测。研究发现,指数型应力场模型对PTFE膜材预测效果较好,固有缺陷模型对PVC膜材预测效果较好。通过规范给定的服役期中膜面应力范围,确定膜材最大容许切缝长度。