圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型及分析方法研究.pdf

1、張拉整體結(jié)構(gòu)是近些年國內(nèi)外都在研究的新型空間結(jié)構(gòu)體系。由于其自身具有質(zhì)量輕、剛度較好的優(yōu)點，現(xiàn)已成為空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域最前沿的研究方向之一。借鑒張拉整體結(jié)構(gòu)思想設(shè)計出的索穹頂結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于工程中，國外學(xué)者正在進(jìn)行張拉整體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于可展機構(gòu)及機器人中的研究。對張拉整體結(jié)構(gòu)的研究主要分為三方面：構(gòu)型研究、靜力學(xué)研究及動力學(xué)研究，其中構(gòu)型及靜力學(xué)研究是張拉整體結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)，但目前尚未形成統(tǒng)一的理論。本文將對圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型及靜力學(xué)分析方法進(jìn)

2、行深入研究，具體的研究內(nèi)容如下：
　　首先，構(gòu)建系列圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)?；凇半p螺旋平面拓?fù)淅碚摗倍x圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)中節(jié)點的布置方式及節(jié)點間的桿索連接方式，并推導(dǎo)出其總節(jié)點矩陣以及總桿索連接矩陣，圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的具體形狀將由圓環(huán)中半徑R，截面半徑r，層數(shù)h以及每層節(jié)點數(shù)k四個參數(shù)決定。利用MATLAB軟件進(jìn)行圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的虛擬構(gòu)建并選擇其中一個圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型制作。
　　其次，對系列圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化

3、。根據(jù)圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)中桿構(gòu)件不相交且不干涉原則以及其對圓環(huán)的擬合程度進(jìn)行四個參數(shù)（R、r、h、k）的優(yōu)化，得到優(yōu)化出的多種圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)，并得到使多種圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)桿構(gòu)件都不干涉時的圓環(huán)最小尺寸(R、r最小值)，最后對多個最小尺寸圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行對比分析。以下章節(jié)的分析都是針對優(yōu)化出的圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。
　　再次，研究一種張拉整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及受力分析方法，稱之為“去索分析法”?；阼旒芙Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及受力分析方法

4、，經(jīng)比較研究后給出一種張拉整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及受力分析方法的設(shè)想，并應(yīng)用于圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)實例分析中得到分析結(jié)果，將此分析結(jié)果與ANSYS有限元軟件分析結(jié)果進(jìn)行對比，以驗證“去索分析法”的有效性。由分析結(jié)果亦可判斷圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)的承載能力。
　　最后，研究一種判斷圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)索構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力值的方法，并對多個最小尺寸圓環(huán)張拉整體結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力后應(yīng)用“去索分析法”分析比較它們的抗壓剛度。基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析的動力松弛法，推導(dǎo)出圓環(huán)