原创《舞台LED大屏幕钢结构ANSYS静力学分析》：本文关于静力学论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
【摘 要】采用有限元方法对LED大屏幕钢结构进行了静力学分析,为产品结构设计的优化提供理论依据,设计可提高其强 度、刚度、稳定性,且降低成本.
【关键词】舞台；LED大屏幕；钢结构；有限元；静力学；ANSYS
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.010
1 舞台LED大屏幕
随着LED大屏幕在舞台演出中越来越频繁的使用和设计者创作观念的变化,LED大屏幕已经作为舞台美术中极其重要的构成元素,改变了传统布景再现环境的基本形式,形成了新的美学功能.在演出中,传统舞美布景给观众以实体般的感受,而大屏幕营造出和表演主题相关的虚拟画面,给予观众更多的想象空间,影响了观众的心理变化、左右了观众的情绪、活跃了演出的气氛.
影像设备技术的发展使以前传统布景所无法实现的景象,可以轻松自如地用LED大屏幕来实现.在一些运动会、博览会的开闭幕式及同类型演出中,大屏幕已经基本上充当了布景功能.
和传统的布景相比,LED大屏幕在画面的变换上更加方便灵活,瞬间就可以完成画面的转换.不仅如此,LED大屏幕可以播放任意想象中的画面,动态的、静态的、写实的、写意的,内容多姿多彩,效果也更为生动逼真,不但给观众带来全新的视觉享受,而且形成了新的期待和审美联想.
舞台LED大屏幕可将一个画面切分为多个视频画面播出,显示屏可以独立、结合、任意组合的形式使用播放相关背景影像.大屏幕可根据演出需求分区显示,并可实现图文的迭加,背景画面用视频信号处理器播放或合成同一画面显示,可对人物特写播放；可做文字滚动播放,或插播播放；可水平推移视频画面屏风；也可上下升降成为文字、个性视频画面,亮化、美化舞台背景及舞台地面.通过软件设计及系统控制达到使用者的要求,框架采用组合结构,拆装方便、可靠,易于维护,应用于剧场、 所及活动场合.
在一些独特剧场中也会用到形状各异的舞台LED大屏幕,这些异形大屏幕往往是根据剧场的整体结构环境,在原有的基础上进行改造,它们的规格都可以根据实际的情况写作,使得造型更加多变,提升了剧场的环境,给人一种如梦如幻的感觉.
2 分析需求及基本理论
舞台LED大屏幕宽度大、高度高,有些还需要将整个屏提升或水平侧移,因此,进行力学计算和有限元分析非常必要.得到的计算结果不仅可以提供变形和应力方面的参考,还对钢结构框架的优化提供了理论依据,可在保证整体钢结构框架的刚度、强度及稳定性的条件下,减轻重量、优化连接方式.
钢结构的静态分析是指在不考虑惯性和阻尼特性,不考虑随时间变化的载荷等因素的前提下,系统在稳定载荷作用下对结构进行应力、应变和位移的分析,但允许有稳定的惯性载荷作用,如重力和离心力等.随时间变化的载荷可等效为静态载荷,进行静态分析.静态分析验算其指向误差为是否超过给定的精度要求.
线性结构的静态分析总的等效方程为：
公式（1）
或 公式（2）
式中,[K]——总刚度矩阵,
[u]——节点位移矢量；
[Ke]——单元刚度矩阵；
[F a]——所受的总外载荷；
[F r]——支反载荷矢量；
[N]——单元数；
通过公式（1）,可得出各节点位移矢量{u}.根据位移插值函数以及弹性力学中给出的应变和位移及应变和应力的关系,得出各单元节点的应变和应力表达式：
公式（3）
公式（4）
式中,——由应力引起的应变；
[B]——节点上的应变,即位移；
[u]——节点位移矢量；
——热应变矢量；
——应力矢量；
[D]——弹性矩阵；
由公式（3）和公式（4）可得到各节点相应的应力.
通过计算,用有限元分析法可以求出结构的节点应力及节点位移,得到结构静力学分析结果.
3 对象分析实例
3.1 LED对开大屏幕基本结构
某剧场LED对开大屏幕结构布置立面图如图1所示.
此LED对开大屏幕安装于后舞台上部,其形式为双屏侧移对开机构.在LED大屏中间位置设置一对活动门,当其闭合时,替代原来的天幕,作为舞台演出的背景使用.活动门可单独开启,以满足演员进出及道具搬运的需求.当需要其后方的后车台表演时,大屏幕可以通过轨道侧开至舞台两侧隐藏.
大屏幕顶端设置防倾覆机构,下端设置行走轨道、行走轮组、驱动导向及防碰撞等相关机构.LED大屏幕钢架采用分层结构,安装框架和主框架分离,保证了LED大屏幕模块组件的安装空间以及主框架的强度.主钢架上设有检修通道、防护栏杆以及上下梯道.工作人员通过控制系统,在主操作台、移动式操作台上进行操作,分别控制LED大屏幕和活动门的开启闭合.在操作台（盘）上能设定位置（行程）、速度（时间）,且操作台具有运动状态和定位显示,以及记忆存储等功能,还设有紧急停车按钮和单独的操纵杆.相关技术参数如表1 所示.
安装LED大屏幕时,每块组件在四个角上均设有一个螺纹孔,通过螺栓、连接片和固定钢架连接,安装方便、快捷.
3.2 相关计算数据
3.2.1 载荷条件
（1）重力加速度9.8 m/s2；
（2）计算两种规格的LED大屏幕组件的自重载荷：G1等于376 N,G2等于452 N；
（3）在4块C1尺寸LED大屏幕组件中心螺栓处的节点载荷F1等于376 N；
（4）在4块C2尺寸LED大屏幕组件中心螺栓处的节点载荷F2等于452 N；
静力学论文参考资料：
结论：舞台LED大屏幕钢结构ANSYS静力学分析为大学硕士与本科静力学毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写静力学受力分析方面论文范文。
