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研究生:蘇湘華
研究生(外文):Hsiang-Hua Su
論文名稱:單斜頂式溫室結構抗風力強度分析
論文名稱(外文):Structural Analysis of Slope-shape Greenhouse under Wind Loading
指導教授:鄭經偉
指導教授(外文):Ching-Wei Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:生物產業機電工作學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:單斜頂式溫室跨距有限元素法
外文關鍵詞:Slope-shape GreenhouseSpanFinite Element Method
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國人自行研發之單斜頂式溫室具有良好的通風能力,但台灣夏天常有颱風來襲,容易造成溫室倒塌。單斜頂式溫室在不同地區所需抗風級數不同;如台灣中南部平原地區抗風級數最好能達到11級風(最大風速32.6 m/s),而西部沿海地區的抗風級數最好能達到13級風(最大風速41.1 m/s)。鑑於此,本研究旨在利用有限元素分析軟體-ANSYS 7.0設計一個強度合適且又符合經濟效益的單斜頂式溫室結構。
結果分析得知,無論風向從何處吹襲時,溫室長度與抗風能力並無太大的差異,但當風力級數增加時,最大應力值與位移變化量隨著風速逐級增加成二次遞增曲線。原設計之單棟溫室可承受24.4 m/s的風力、二連棟溫室可承受28.4 m/s的風力及三連棟溫室則可承受風速32.6 m/s的風力。本研究以縮短桁條跨距來改善溫室抗風能力,使提高溫室的抗風級數約為一級以上。沿海地區瞬時風速比平原地區大的許多,改善溫室抗風能力除了縮短桁條跨距外亦可增加鋼管厚度,降低風力對結構物所造成的應力值,使得此型溫室在沿海地區抗風級數可逹到13級風。
Slope-shape greenhouses developed by Taiwanese have great ventilation. However, typhoons hit Taiwan area frequently and then cause collapse of greenhouses. The slope-shape greenhouses in different areas need various series under wind loading. For instance, in central and southern parts of Taiwan, the greenhouses designed should be able to resist 11th series wind whose maximum wind velocity is 32.6 m/s, and those in coastal areas of western part should be able to resist 13th series wind whose maximum wind velocity is 41.1 m/s. This research aims to use Finite Element Method, ANSYS 7.0, to design the greenhouse such that it can agree with strong and economic greenhouse structures.
The results showed that the length of a greenhouse has no much relevance to resisting wind no matter what directions winds blow. In addition, when series of wind power increase, a maximum stress and displacement will increase to form second degradation curve with the increase of wind speed. The original design of a single greenhouse can resist winds of 24.4 m/s, two connected greenhouse can resist winds of 28.4 m/s, and three connected greenhouses can resist winds of 32.6 m/s. In order to improve greenhouse structures under wind loading, shortening truss span is used, and thus series of resisting wind increase. Besides, because of powerful gusts in coastal areas, thickening steel pipes is also used in an attempt to lower stress caused by wind loading. Thus, greenhouses, in coastal areas, can resist 13th series wind.
目錄
第一章、前言..................................................1
1.1研究動機...............................................1
1.2研究目的...............................................4
第二章、文獻探討..............................................5
第三章、理論分析.............................................13
3.1有限元素法............................................13
3.2溫室受風壓力..........................................17
3.2.1速度壓...........................................18
3.2.2風速探討.........................................20
3.2.3風力係數圖.......................................21
3.3材料力學..............................................24
3.3.1樑之彎曲應力.....................................24
3.3.2樑之撓度.........................................25
3.3.3安全係數.........................................26
第四章、分析流程.............................................28
4.1溫室材料..............................................30
4.2分析方法..............................................33
4.2.1前處理...........................................36
4.2.2解題.............................................42
4.2.3後處理...........................................49
第五章、結果與討論...........................................50
5.1左側風探討............................................52
5.2右側風探討............................................65
5.3結論..................................................78
第六章、改善溫室結構.........................................81
6.1中南部平原地區........................................81
6.2西部沿海地區..........................................88
第七章、結論與建議...........................................92
7.1結論..................................................92
7.2建議..................................................94
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