张拉整体四棱柱单元体试验

为了解张拉整体四棱柱单元体的结构特性,并为大跨度组合式张拉整体屋盖研究奠定基础,用非线性有限元方法分析了张拉整体四棱柱单元体在荷载作用下的内力和位移.采用所设计的半球节点,用张拉整体四棱柱单元体足尺模型研究了荷载作用下的结构特性,得到了不同预应力下的理论和试验的荷载位移及荷载内力曲线,经比较,理论值与试验值相一致.从理论分析和试验研究中得到了预应力与结构刚度、承载力的关系及预应力与结构非线性变化的关系,给出了张拉整体四棱柱单元体一阶刚度的特性.     

张拉整体三棱柱单元体试验

为了验证张拉整体理论分析的结果并深入了解三棱柱单元的受力性能，在理论分析和找形分析的基础上，针对实际的单元体设计了张拉整体适用的半球节点，选用拉索缩短的预应力施加方法进行了张拉整体三棱柱单元体的足尺模型试验，通过模型试验得到了实际结构在840N、l623N和4000N三种预应力水平下的受力性能．通过试验测定了模型用钢丝绳的弹性模量和p-△h曲线．把试验结果和考虑实际弹性模量的理论分析结果进行了对比，两者吻合很好，验证了找形分析及非线性分析的可靠性。     

基于共旋坐标法的张拉整体结构弹塑性静力分析

为研究张拉整体结构的弹塑性静力特性,引入一种适用于求解大转动小应变的高效有限元算法——共旋坐标(CR)法.将空间杆单元的大位移分解为整体坐标系下的刚体位移和局部坐标系下的小变形,推导出了单元切线刚度矩阵的新表达式.采用一种结合荷载增量策略和Newton-Raphson法的非线性有限元算法对一个四杆张拉整体结构单元体的几何非线性弹塑性特性进行了研究.结果表明:相比于传统的TL法和UL法,采用CR法对张拉整体结构进行非线性静力特性分析具有更高的计算效率;四杆单胞结构下层构件的刚度大于上层构件的刚度;自应力系数的增大会导致四杆单胞结构变"硬",且结构受压时的表现比受拉时更为明显;相比于结构的弹塑性响应,自应力系数在结构的弹性响应中扮演着更重要的角色.     

单层网壳-张拉整体杂交结构静力学性能分析

本文对单层网壳-张拉整体杂交结构在竖向荷载作用下的静力学性能进行了深入分析,分析过程中考虑了几何非线性和应力刚化,同单层网壳结构的静力学性能进行了比较,并分析了预应力对该杂交结构力学性能的影响.从索截面、布索方式、压杆长度三个方面参数的变化来分析该杂交结构的结构内力、竖向位移和约束反力的变化情况,为该类结构设计优化提供依据.关健词单层网壳;张拉整体;杂交结构;静力学性能分析     

大射电望远镜反射面支承张拉结构非线性分析

根据大射电望远镜 (FAST)反射面系统的要求 ,引入一种新颖轻巧的反射面支承结构方案———张拉整体体系 .通过对多种方案张拉结构体系的承载性能、变形特性、对促动器系统影响的分析以及与传统刚性结构体系(网壳 )的比较 ,并经过反复优化计算 ,确定了张拉整体体系支承结构方案 .计算结构表明 ,用于反射面支承结构的张拉整体体系比网壳结构自重轻约 72 .5 % ,结构作用于促动器的反力减小约 78.5 % .张拉整体体系是一种适合于大射电望远镜的合理的轻型支承结构     

张拉整体结构的智能化找形研究进展

近年来,被称为“未来的结构体系”的张拉整体结构得到学术界的广泛关注。其中,找形是张拉整体结构设计的关键步骤,即确定结构的平衡状态的过程。随着人工智能逐渐应用到各个领域,张拉整体结构的智能找形方法也应运而生,通过使用人工智能技术改进传统的找形方法,以达到简化找形流程的目的。文章首先介绍了人工智能在建筑领域的应用。其次,阐述了使用人工智能技术改进张拉整体结构找形方法的研究意义。然后,介绍了张拉整体结构几种常用的传统的找形方法及其优缺点。再通过调研大量文献,对现在最新的张拉整体结构智能找形方法,特别是优化算法和神经网络方法进行详细介绍和分析。最后,预测并分析总结了该领域未来可能的研究方向及相应的发展趋势。     

双曲索网结构施工张拉成形数值模拟分析与试验验证

针对双曲索网结构独特的结构形式和复杂的施工方法,基于索结构非线性有限元理论提出了双曲索网结构张拉施工的数值计算方法,开发了施工过程分析软件.以国内首例双曲索网结构体系--中国航海博物馆双曲索网幕墙体系缩尺模型为例,对2种不同的张拉方案进行了数值模拟分析.并通过缩尺模型试验对索网结构的施工方案进行了张拉试验,模型试验验证了索网张拉完成以后的形态满足设计要求,试验结果证明了数值计算的可靠性和合理性,可以通过数值计算方法对实际结构的施工张拉进行仿真分析.通过对数值计算结果和试验结果的分析,提出了合理的施工张拉方案.     

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑，比较分析了5种不同的风速功率谱函数，得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化；模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程，并转化为风荷载时程；对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析，得知其风振响应较小；比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应，得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大，在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等．     

环形辐射状预应力张弦梁钢屋盖张拉优化

为确定结构的刚度特征及各榀张弦梁下弦拉索之间索力影响关系,采用了传统的顺序张拉法对某体育馆环形辐射状预应力张弦梁钢屋盖进行了分析.结果表明该结构较柔,导致了各拉索之间索力影响较大.根据该结论,按照对称均匀的原则选取了3种张拉方案,即一阶段张拉、两阶段张拉及三阶段张拉,运用逆向分析思路对下弦拉索进行虚拟张拉的对比仿真分析,分析过程中对拉索索力及结构位移进行了全过程的动态追踪,得出方案三为最优方案,并指出对于柔性预应力钢结构应采用逆向分析思路进行仿真分析,确定合理的张拉顺序及张拉级别有利于结构的受力与变形,并保证施工阶段结构的可靠度.     

预应力索梁结构形成过程分析

采用增量形式的平衡方程,建立了有限索单元平衡迭代列式.对一个张拉整体结构中所采用的预应力索梁结构模型进行了全过程数值模拟,并对该结构的受力特点及张拉过程中荷载效应进行了分析.其重点是结构中关键结点的初位移的施加方法以及整体性能的控制.结果表明,该结构中梁形成一定程度的反拱对结构的整体稳定性及形成较为均匀的内力分布有一定的积极贡献.     

几何非线性有限元法及干扰能量法在结构稳定分析中的应用

基于几何非线性理论及著名的稳定性能量判据，推导出用于结构失稳判断的干扰能量法，利用该法确定了压杆的失稳临界状态，研制出几何非线性有限元程序并应用于压杆的大变形计算。两者结果与压杆稳定问题的理论解相符，可用于结构屈曲稳定问题分析。     

单层鞍型网壳频谱特性分析

采用有限元软件ANSYS系统地研究了单层鞍型网壳结构的自振特性,分析了不同屋面荷载、不同高跨比、不同跨度下单层鞍型网壳自振频率及振型的变化规律,并利用了线性谐响应分析的方法探讨了其对频域上不同频率激励荷载的敏感程度,得出对工程实际有建设性意义的结论.     

岩体拉破坏非线性分析有限元程序的编制及其算例

根据岩体拉破坏的本构关系建立了岩体拉破坏非线性分析的有限元程序,并用简单的算例证明了该有限元模型的合理性和程序编制的正确性·把该程序嵌入到一般的岩体弹性及弹塑性分析有限元程序中,较好地反映了岩体受拉应力作用的变形特征·     

网架结构抗火性能受支座约束的影响

常温下基于有限元法的网架分析设计程序较多,但均未考虑高温下钢材物理性能和力学性能的变化,以及支座约束对网架受力性能的影响.为了较真实地模拟网架在火灾中的力学行为,在ANSYS有限元分析程序的单元库、材料模型库基础上,构建符合网架结构力学模型和进行瞬态热分析的数值分析模型,并验证该数值分析模型对网架在火灾中力学反应分析的准确性,为研究网架结构在火灾中全过程反应提供切实可行的分析工具.     

八面体桁架单元及其派生系所构成的空间伸展臂

基于空间机构学和拓扑理论,提出了5种八面体及其派生桁架单元;根据平衡矩阵的条件数和刚度矩阵的条件数与最小特征值,评价基本单元的结构特征。由基本单元构造了展开单元,进而构造了空间伸展臂;阐明了展开单元与伸展臂的工作机理,分析了机构特性,推导出单元体系转换过程的详细几何列式,验证了张力体系中力学与几何形式的统一,并更正了某些观点。     

网壳风振随机响应有限元法分析

针对网壳的空间三维受力特点,考虑多自由度空间相关性,多模态以及模态互在性作用的影响,提出了网壳结构的空间三维风振随机干扰有限元模型,并基于随机理以及振动理论,推导了脉动风作用下网壳结构响应的计算公式,编制了网壳风振计算分析专用程度Ｇｗｉｎｄ,通过大量算例分析表明,计算效率较高,可应用于网壳实际工程风振设计,文中还给出了几种典型工况下单层球面网壳的风振数值分析结果。     

弹塑性随机有限元分析的初应力法

在弹塑性有限元分析的初应力法基础上,推导了弹塑性随机有限元增量初应力法的计算迭代格式,编制了弹塑性随机有限元程序,并通过算例验证了方法及程序的正确性.     

张拉整体机器人关键技术研究进展

 回顾了张拉整体机器人的特点，总结了现阶段张拉整体机器人典型样机的研制进展，从地面移动、空间探测和仿生领域3方面概述了张拉整体机器人的应用情况。从初始构型设计、初始预应力分析及稳定性判断、外荷载作用下型态分析、动力学特性及控制方法等方面，阐述了张拉整体机器人的关键技术；探讨了未来张拉整体机器人有待于进一步深入研究的技术难题。