日光温室结构性能的计算机辅助分析侯丽薇吴巍卢锷摘要借助于计算机辅助工程分析手段,对不同几何形状的日光温室进行受力分析,初步揭示了高度、跨度、间距等几何尺寸对温室结构性能的影响,为日光温室的优化设计提供理论根据,为实际设计与应用提供科学依据。关键词日光温室结构性能有限元中图分类号TP391.72,S123文献标识码A文章编号1004-924X(1999)06-0081-04ComputerAidedAnalysisonStructuralPerformanceofGreenhouseHOULi-Wei,WUWei(CollegeofEngineeringandTechnology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118)LUE（ChangchunInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences，Changchun130022）AbstractBymeansofcomputeraidedengineeringanalysis,themechanicalanalysisofgeenhouseofdifferentshapeswereperformed.Theinfluencesofheight,spanandspaceonstructuralperformanceofgreenhousewerepresentedtentativelysoastoprovidethetheoreticalfoundationforoptimizationdesignofgreenhouse.KeyWords：Greenhouse,Structuralperformance,FEM1有限单元模型选用长30m,La=5m,Lb=3m,间距为1m,Dia22×1.2有立柱形日光温室作为研究对象。其后墙为砖墙,后坡为钢筋混凝土板,而前屋面骨架刚度比其他部分小得多,所以日光温室的技术参数见表1。骨架有限元模型如图1所示。其中,骨架选用梁单元,每个骨架由10个梁单元组成,塑料选用壳单元,每两个骨架之间共有32个壳单元,总共650个壳单元。Fig.1FEAmodelofgreenhouseTable1ParametersofframeMaterialdia22×1.2steelYang′smodule200GPa2Poissonratio0．27Criterionof0.16GPastressDensity7.85×103kg/m32不同几何参数对结构性能影响对日光温室进行结构性能分析的目的是探求在不同载荷的作用下,应力变化情况,找出薄弱环节,为下一步的优化设计提供理论依据。2．1不同前屋面形状对结构性能影响对以下七种前屋面形状列出曲线方程对几种日光温室进行有限元分析,所受荷载为恒载+雪载+保温草毡重(湿草毡卷在屋脊),分析结果见图表2。Fig.2GreenhouseofdifferentheightTable2Stressoffrontframeofdifferentshapes107PaShapeNode12345678910Ellipse22．347.019．611．034．938．430．54．528．77．88Parabola10．322．845．525．921．516．441．639．90．216．26Oneslope15．110．490．115．017．1151．590．210．3151．615．6Twoslope28．761．7159．3248．792．521．2100．7145．7156．213．2Hyperbola1002．971．3109．611794．146．146．410．26．53Powerfunction44．1154．640．941．593．6115．6107．469．10．189．63Circle64．73．121．744．364．057．014．327．115．59．7对于抛物线形状,骨架的应力值于节点3处最大;椭圆形在节点2和节点6处应力值较大;一面坡形在节点6和节点9处应力值较大;双曲线形在节点5处应力值最大;幂函数在节点2处应力值较大;对于圆形在节点5处应力值较大。比较上述各曲线的最大应力值,抛物线形的最大应力值最小,(0.454GPa),说明其结构性能最好;一坡一立形的最大应力值最大,为2.486GPa,超出了材料的许用应力。在相同载荷作用下,可见骨架的形状对日光温室的结构性能相差特别大,存在优化形状的问题。2．2不同拱间距离对结构性能的影响拱间距离是指相邻两骨架距离,对抛物线的日光温室进行有限元分析,其他参数同2.1,得出分析结果如表3。Table3Framestressofdifferentdistance107Pad(mm)Node123456789106005．212．724．915．69．79．223．420．80．23．880011．839．757．83318．416．626．832．50．84．75100010．323．845．425．921．11641．639．90．26．25120043．851．646．640．923．93267．866．30．18．53140058．190．394．368．926．150．2100．699．63．39．14160026．150．589．95750．640．278．180．12．110．7骨架的应力值,随着拱间距的变化而不同,当d=600mm时,骨架的应力值最小,应为0.249GPa,当d=1400mm时,骨架的应力值最大,为1.006GPa;从结构性能来说,选用拱间距离小些为好,但拱间距离过小,与同长度的日光温室相比增加骨架杆数,提高成本,不经济;同时,拱间距离过小,增加骨架阴影面积,降低日...
