阿基米德铺砌曲杆互承结构的静力计算方法

为了更加高效地求解阿基米德铺砌曲杆互承结构的内力和变形,在曲杆单元上定义基准点,根据互承节点连接力和基准点广义节点荷载之间的平衡关系,建立了曲杆互承结构静力平衡方程,求解平衡方程,即可得到曲杆互承结构的节点连接力;通过坐标变换,推导了互承曲杆在柱面坐标系下的内力和变形表达式。采用文中方法对四边形曲杆互承结构和阿基米德6~3型曲杆互承结构进行算例分析,并与ANSYS软件有限元分析结果进行对比验证,结果表明:2种方法所得节点连接力和节点位移误差在5%以内,文中方法不仅计算结果正确可靠,而且计算过程更加简洁高效。

基于优化算法的曲杆互承结构构型方法

相较于直杆互承结构,满足互承构型要求的曲杆互承结构杆件规格更少,更容易实现目标曲面。为了实现曲杆互承结构的构型,定义曲杆互承结构基本单元块的参数,将曲杆间的互承搭接关系简化为搭接点处切线之间的位置关系,建立了曲杆互承关系数学描述表达式,得到优化算法目标函数。利用已有的优化算法,即可实现曲杆互承构型。采用提出的方法对6根曲杆组成的互承结构和6~3型阿基米德铺砌柱面曲杆互承结构进行构型研究,并与模型试验结果进行对比,发现试验结果与理论计算结果误差率小于2%,验证了提出的方法的可行性。进一步,将6~3型阿基米德铺砌柱面曲杆互承结构和同种类型的直杆互承结构进行对比,结果表明,曲杆的使用使得互承结构更易适应曲面形态,有利于减少杆件规格。