索桿梁膜結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力算法優(yōu)化、特性研究及程序開發(fā).pdf

1、索桿梁膜結(jié)構(gòu)由于其造型新穎豐富、構(gòu)思巧妙、性能優(yōu)良而越來越受到人們的青睞，被廣泛的應(yīng)用于各類建筑中，顯示出巨大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。眾多學(xué)者對這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非常深入的理論研究，但大多還停留在結(jié)構(gòu)找形、荷載靜力分析、風(fēng)振響應(yīng)等方面，對結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性研究較少。 在計(jì)算工具方面，目前國內(nèi)學(xué)者在對索桿梁膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)多采用一些大型的通用有限元設(shè)計(jì)軟件，比如ANSYS，SAP2000等。這些設(shè)計(jì)軟件雖然具有很好的計(jì)算效率和計(jì)

2、算精度，但為了保證良好的通用性，會在單元選擇、桿件材料定義、彈性支座設(shè)置等方面給索桿梁膜結(jié)構(gòu)的求解帶來一些不必要的麻煩。而MSTCAD作為國內(nèi)主要的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析軟件，雖然具有更為專業(yè)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與靜力計(jì)算功能，但在動(dòng)力分析方面卻還存在著很大的空白。本文運(yùn)用VC++語言編制了索桿梁膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析程序，集成到空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析軟件MSTCAD中，并對傘形索膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。 本文回顧了索桿梁膜空間結(jié)構(gòu)的發(fā)

3、展歷程和研究現(xiàn)狀，簡單介紹了面向?qū)ο蟮木幊谭椒ê陀邢拊?jì)算分析方法。 推導(dǎo)了彈性結(jié)構(gòu)的基本動(dòng)力方程。列出了索桿單元、梁系單元、三角形膜單元的協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣和集中單元矩陣，對阻尼矩陣進(jìn)行了定義和分類。簡單介紹了結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)問題。 對廣義特征值問題及求解方法做了簡要介紹，討論了傳統(tǒng)子空間迭代算法在求解索桿梁膜結(jié)構(gòu)時(shí)存在的幾點(diǎn)困難，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用移位和更新初始向量技術(shù)，提出改進(jìn)的子空間迭代算法。通過編制動(dòng)力程序進(jìn)行

4、算例比較，驗(yàn)證了新算法在求解大型多自由度結(jié)構(gòu)時(shí)更高的計(jì)算效率和更好的穩(wěn)定性能。 在LDLT三角分解、向量重正交及丟根判斷等步驟上，對Lanczos算法進(jìn)行了多步優(yōu)化，同時(shí)提出了新的丟根判斷方法——模態(tài)比較法，并給出算例對優(yōu)化效果進(jìn)行了驗(yàn)證。 基于Lanczos算法編制了索桿梁膜動(dòng)力分析程序，并以多個(gè)工程實(shí)例為計(jì)算模型，與ANSYS計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證，體現(xiàn)本文程序的高精度和高效率。 對振型分解反應(yīng)譜算法進(jìn)行了推