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膜材强度等级选用 与膜材厚度“无关”

日期:2020-06-17

不同于钢材,织物类膜材是非均质的各向异性的材料,力学性能取决于其织物基材。不同的纤维种类、不同的纱线规格、不同的编织方法,决定了膜材的力学性能不同。

膜材料之:纺纱织布

某个品牌的某个型号的膜材,在其生产过程中,厚度t不再是一个自变量。同时,由于膜材厚度本来就很小,测量的误差会比较大。所以在表征膜材力学特性参数时,一般不再用单位面积,而是用单位宽度来表示,这样更加直观,而且更加准确。
如:初始预张力的单位是kN/m或N/mm。
注意,这里用的词是张力而不是应力,应力的单位是kN/m2或N/mm2。

《膜结构技术规程》CECS158 依据膜材的极限抗拉强度值,将膜材分了几个等级,便于应用。膜材强度的单位为N/5cm(这与膜材强度的测试方法有关)。确定膜材强度等级时,依据的是极限抗拉强度值,而膜材厚度和重量仅是一个参考。
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在膜结构设计时,一般是根据计算所得的膜面最大张力,乘以安全系数(《膜结构技术规程》按照我国现行标准,将安全系数换算为分项系数),然后比照膜材的极限抗拉强度,直接选取膜材等级。

此时可能会出现这种情况,不同厂商的某两个型号的膜材,极限抗拉强度一样,但膜材厚度和重量不一样。而选取膜材等级时我们只看极限抗拉强度,不看厚度,也可以说与膜材厚度“无关”。


同样,索也是非均质材料。
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由于构成索的钢丝材质不同、强度不同、丝径不同、扭转角不同、孔隙率不同,因此,在索结构设计时,一般不会用索的截面积乘以钢丝抗拉强度得到索的抗力去确定索的直径。而是根据计算所得的索最大拉力,乘以安全系数,然后比照成品索的最小破断力,直接选取索规格。

同样会出现这种情况,不同厂商的成品索最小破断力一样,但索的直径不一样。而选取索规格时我们只看最小破断力,不看直径,可以说与索直径“无关”。
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当然,同一厂商还是膜材越厚强度越高、索直径越大强度越高。这里所说的与膜材厚度“无关”,与索直径“无关”,是因为在选取膜材等级时用的是膜面张力而不是膜面应力,选取索规格时用的是索拉力而不是索应力。

甚至可以说,在相同极限抗拉强度下,膜材越薄说明生产工艺水平越高;相同最小破断力下,索直径越小说明制作工艺水平越高。



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