本文選題：索桿張力結(jié)構(gòu) + 壓桿屈曲性能��； 參考：《浙江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：以拉索和壓桿組合而成的索桿張力結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高效的結(jié)構(gòu)特征,已成為空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文圍繞索桿張力結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)的受力性能分析出發(fā),對(duì)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化方法和結(jié)構(gòu)在使用階段的控制方法進(jìn)行了深入研究。首先通過(guò)平衡矩陣?yán)碚搶?duì)索桿張力結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系分類,并確定結(jié)構(gòu)的初始預(yù)應(yīng)力。利用ANSYS非線性有限元分析軟件分別對(duì)兩類索桿張力結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行了壓桿屈曲全過(guò)程分析,并在計(jì)算過(guò)程中依次考慮了拉索初始預(yù)應(yīng)力、壓桿初始缺陷和上部桿件剛度對(duì)于結(jié)構(gòu)受力性能的影響。對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)和弦支穹頂結(jié)構(gòu)兩類典型的索桿張力結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力全過(guò)程分析,得到結(jié)構(gòu)在全跨荷載下的受力性能和失效模式。以索穹頂結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,編制了利用MATLAB和ANSYS聯(lián)合計(jì)算的索穹頂結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算程序。通過(guò)遺傳算法和非線性有限元分析軟件對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力、桿件截面和形狀參數(shù)進(jìn)行同時(shí)優(yōu)化。該程序可實(shí)現(xiàn)考慮以降低結(jié)構(gòu)用鋼量為目標(biāo)的單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)和同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)用鋼量和結(jié)構(gòu)剛度的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程,指導(dǎo)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段選取較優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)�；诮Y(jié)構(gòu)受力和變形的關(guān)系,推導(dǎo)了用于結(jié)構(gòu)控制中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)靈敏度線性控制理論計(jì)算公式。接著推導(dǎo)了索桿張力結(jié)構(gòu)在承載階段和主動(dòng)控制階段的非線性力法計(jì)算公式,得到結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)力與主動(dòng)調(diào)控量之間的增量關(guān)系,并將推導(dǎo)的結(jié)果用于結(jié)構(gòu)控制過(guò)程中索桿張力結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移和桿件內(nèi)力響應(yīng)靈敏度的分析中。分析并比較了張拉整體結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)中不同類型單元作為主動(dòng)控制單元對(duì)結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)力的控制效率,為結(jié)構(gòu)控制中主動(dòng)控制單元的選擇提供理論指導(dǎo)�；诜蔷�性力法理論,提出了索桿張力結(jié)構(gòu)的形狀和內(nèi)力控制方法并編制計(jì)算程序。建立了結(jié)構(gòu)形狀控制、結(jié)構(gòu)內(nèi)力控制、結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)力同步控制的非線性分析模型。對(duì)于主動(dòng)控制計(jì)算過(guò)程中方程解的存在性進(jìn)行分析,提出了滿足結(jié)構(gòu)控制目標(biāo)的最小作動(dòng)器個(gè)數(shù)的確定方法和布置準(zhǔn)則。在理論分析的基礎(chǔ)上,對(duì)具有拉索長(zhǎng)度可調(diào)單元的肋環(huán)人字型索穹頂結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行試驗(yàn)研究。分別對(duì)模型進(jìn)行了全跨荷載和半跨荷載下的結(jié)構(gòu)受力性能測(cè)試,對(duì)不同類型拉索作為主動(dòng)單元的主動(dòng)調(diào)控試驗(yàn)和以控制結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)位移為目標(biāo)的主動(dòng)控制試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果的對(duì)比表明,結(jié)構(gòu)對(duì)于各類主動(dòng)單元的長(zhǎng)度變化的響應(yīng)與理論預(yù)測(cè)結(jié)果接近,主動(dòng)控制試驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo),驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性和主動(dòng)控制方法在索桿張力結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的可行性。本文的研究工作完善和推進(jìn)了索桿張力結(jié)構(gòu)的受力性能分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和主動(dòng)控制方法的發(fā)展,為該類結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用提供理論支持和試驗(yàn)驗(yàn)證。
[Abstract]:Based on the theory of nonlinear force method , this paper presents a nonlinear analysis model for the structural shape and internal force of cable - rod tension structure .
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU399

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本文編號(hào)：2117066