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农机化研究 2024年第3期46卷 154-160页

作者：史旖旎解恒燕郑鑫陈斌黑龙江八一农垦大学园艺园林学院黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319

桁架拱塑料大棚在我国北方寒区广泛使用且数量庞大。由于我国北方寒区雪荷载大,而多数大棚骨架设计制造不合规,冬季常有暴雪导致的大棚坍塌事故发生。为研究桁架塑料大棚骨架在平面内竖向荷载的受力性能,以节点间距及桁架拱高度为影响因... 详细信息

桁架拱塑料大棚在我国北方寒区广泛使用且数量庞大。由于我国北方寒区雪荷载大,而多数大棚骨架设计制造不合规,冬季常有暴雪导致的大棚坍塌事故发生。为研究桁架塑料大棚骨架在平面内竖向荷载的受力性能,以节点间距及桁架拱高度为影响因素,研制了4榀桁架拱塑料大棚骨架及试验装置。采用竖向加载的方法得到了桁架拱塑料大棚骨架竖向荷载作用下的试验现象、骨架极限荷载及位移等试验数据。通过极限荷载数据分析得到了影响桁架拱塑料大棚骨架承载力因素排列顺序为:矢高>上弦节点间距>桁架高度。通过分析骨架荷载-位移曲线得到了骨架弹性极限荷载及对应的弹性位移,并通过分析骨架变形形态得到了骨架进入平面外屈曲的位置和屈曲状态。采用ABAQUS建立了桁架拱塑料大棚骨架三维线性有限元模型,通过跨中及l/4跨处的荷载-位移曲线试验值与模拟值对比分析,验证了有限元模型的正确性。研究成果可为桁架拱塑料大棚使用阶段受力和后续非线性屈曲稳定有限元分析提供参考。

关键词：桁架拱塑料大棚骨架竖向荷载受力性能有限元分析

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基于功能提升的桁架拱塑料大棚骨架使用阶段受力性能研究

基于功能提升的桁架拱塑料大棚骨架使用阶段受力性能研究

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作者：史旖旎黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

随着设施农业在我国的发展壮大,近二十年来我国北方寒区塑料大棚的数量增长迅猛。塑料大棚多用于水稻育秧及蔬菜种植,在集中使用后,多数塑料大棚处于季节性闲置状态,土地资源浪费严重。为响应国家提出的乡村振兴战略,结合地方特色,因地... 详细信息

随着设施农业在我国的发展壮大,近二十年来我国北方寒区塑料大棚的数量增长迅猛。塑料大棚多用于水稻育秧及蔬菜种植,在集中使用后,多数塑料大棚处于季节性闲置状态,土地资源浪费严重。为响应国家提出的乡村振兴战略,结合地方特色,因地制宜的开发利用塑料大棚,不仅可以解决大棚闲置问题,同时可为农户带来经济效益,因此探索北方寒区塑料大棚闲置期开发利用具有现实意义。提升大棚的使用功能是在探索大棚闲置期利用过程中出现的问题。如一些农户试着在大棚骨架上悬吊重物,但不确定骨架是否安全。通常塑料大棚骨架按照只承受自重及风雪荷载设计,无法确定骨架能否承受作用其上的附加荷载,如不能承受,如何经过简单加固使其能承受是确保大棚功能提升过程中亟待解决的问题。本文以在大棚骨架上设置光伏板和吊挂木耳菌包进行功能提升为例,分析了常规桁架拱塑料大棚骨架及满足功能提升要求的大棚骨架使用阶段受力性能,并给出了切实可行的加固方法,总结得到了满足功能提升要求的大棚骨架使用指南。本文主要进行了以下研究工作:（1）采用ABAQUS有限元软件建立了平面内竖向荷载作用下足尺桁架拱塑料大棚骨架有限元模型,进行了已有试件在竖向荷载下的数值仿真分析,将分析得到的荷载位移曲线与试验结果进行了对比,验证了本文建立的桁架拱塑料大棚骨架使用阶段有限元模型的正确性。（2）选取北方寒区具有代表性的桁架拱塑料大棚骨架并建立有限元模型,计算作用在常规大棚骨架上的风雪荷载值及基于功能提升情况下的光伏板荷载和吊挂木耳菌包的荷载值。根据实际生产情况,归纳常规和基于功能提升的大棚骨架荷载组合,即:风、雪荷载组合;光伏板与风雪荷载、光伏板与风荷载、光伏板与雪荷载组合;全跨吊挂荷载、半跨吊挂荷载、全跨密布吊挂荷载、半跨密布吊挂荷载分别与风荷载组合。对单一荷载作用以及荷载组合作用下大棚骨架使用阶段的应力分布与变形值进行了分析,明确了大棚骨架使用阶段的受力状态,为大棚骨架的加固工作提供了依据。（3）针对不满足功能提升荷载要求的大棚骨架,先通过设置单立柱、双立柱进行加固,对设置立柱不满足安全性要求的荷载组合使用设置立柱与下弦面积增大联合加固的方法对大棚骨架继续加固,分析了荷载组合作用下满足功能提升要求加固后大棚骨架的应力分布与变形值,给出了大棚骨架使用阶段的安全性。分析结果表明:联合加固后桁架拱塑料大棚骨架应力均未超过弹性极限,变形在容许值范围内,常规大棚和功能提升后的大棚可以安全使用。将本文分析结果凝练得到了桁架拱塑料大棚骨架满足功能提升的使用指南及加固方法。本文研究内容为我国北方寒区塑料大棚闲置期开发利用提供了研究基础及技术支持,为农户安全使用及合理提升桁架拱塑料大棚骨架承载力提供了技术指导。

关键词：桁架拱塑料大棚骨架功能提升受力性能有限元分析加固

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