农业机械学报

作者：于海业,关姝杰,隋媛媛

单位：吉林大学,吉林大学,吉林大学,

关键词：穹顶温室; 仿生设计; 有限元分析; 相似模型; 应变试验

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

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。

来源：2019年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

查看农业机械学报杂志2019年第3期