膜结构是一种新兴的建筑结构。它造型丰富多彩,极富现代气息,这几年发展很 快,成为空间结构大家族中生气勃勃的新成员。我国属发展中国家,处于快速发展阶 段,对空间结构需求量大,索膜结构的发展恰恰碰上了这一大好机遇。现代索膜结构 在我国已有七八年的发展历史,而且发展势头较猛。目前这一新结构技术与国外先进 水平尚存在一定差距,主要体现在相应的索膜结构设计软件还不成熟。虽然张拉索膜 结构的有限元理论较成熟,但国内很少有集有限元计算与可视化和界面于一体的较完 善的计算软件。而在施工中急需一种软件能计算确定索的张拉力与膜材应力。并且基 于索膜结构造型美观的特点,该软件要有良好的可视化系统。本论文正是看准了这一 前景开发了张拉索膜结构找形软件。 软件的计算核心部分采用VC++语言,采用面向对象的编程。将结点,关键点, 单元,膜单元,索单元,一维带宽,下三角矩阵,等与有限元有关的概念均制作成类。 程序可读性高,极易于二次开发。在编程过程中即使用了别人提供的类,又编制了新 的类,体现了面向对象编程的强大优势。计算的原理采用几何非线性有限元的基本原 理。理论基础坚实可靠。算法采用迭代法进行计算,节省了计算时间。 软件的可视化系统采用VC++内嵌的OpenGL类库。不必依托CAD等其他软件, 可单独形成一个可执行程序。并且利用OpenGL的强大功能实现了索膜结构的三维有 限元网格显示,光照与消隐效果,三维物体的平移与旋转,框选输入数据及框选查询 结果等人机交互功能。并结合windows的鼠标响应与光标提示变化增强了本软件的实 用性。编程思想上仍采用面向对象的编程将可视化部分也封装于类的结构中已达到前 后统一的编程思想。 软件的界面部分采用了VC++提供的对话框与菜单资源等,方便的进行了数据的 输入输出控制,迭代结果与误差的图形显示。同时编制了方便使用的菜单,构建文档 与视图的框架,给出计算进度显示等。 论文的较后用一个算例验证了计算结果的精确性。并用几个算例说明了本软件的 应用价值。本论文提出通过较小单元面积判断收敛的方法,减少了不必要的迭代。并 通过对迭代结果的分析,给出对索膜应力调整的建议,增强了软件的实用性。