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、1623N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 Δh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.

张拉整体三棱柱单元体结构分析

将杆系非线性有限元方法应用于张拉整体结构,采用增量型的牛顿法来求解其非线性基本方程组,编制了计算程序.以找形分析的结果作为初始态,用所编程序对张拉整体三棱柱单元体的三种预应力状态进行了分析,发现了张拉整体的结构特性及一阶无限小内部机构对结构刚度的影响.

一种三棱柱可展单元机构及其自由度分析

提出一种新型3RRR-3RR-3RRR三棱柱可展单元机构。该三棱柱可展单元机构为空间多闭环耦合机构,首先应用拆杆思想将其分解为一般并联机构,再采用图谱法得到等效串联分支,进而应用复原思想得到最终的等效机构,最后利用G-K公式和螺旋理论对该等效机构进行自由度计算和性质分析。其次,建立了三棱柱可展单元机构仿真模型,应用ADAMS运动学仿真软件对其进行运动仿真分析,仿真分析结果验证了三棱柱可展单元机构自由度理论分析的正确性;最后,计算得到该三棱柱可展单元机构的收拢率。该三棱柱可展单元机构结构简单、铰链种类单一,可用于构造大型空间可展机构。本文的分析方法形象直观,易于理解,对于此类复杂空间可展开机构的自由度分析具有一定参考意义。

新型环形张拉整体式穹顶结构形态设计与分析

为发挥张拉整体结构和索穹顶结构各自的特点,拟在张拉整体三棱柱单胞基础上,通过单胞的组合及拼装形成环形张拉整体结构,并用其替代穹顶结构底部的刚性环梁支承,形成一种完全自平衡的新型张拉整体式穹顶结构。采用商用软件MATLAB和ANSYS对环形张拉整体结构和张拉整体式穹顶结构进行初始预应力找形及协同找形研究,并在此基础上探究张拉整体式穹顶结构的力学性能。研究结果表明,将索穹顶结构内嵌于通过不同单胞组装而成的环形张拉整体结构,可满足多样化的设计需求;协同找形后索穹顶和与索穹顶相连的内环索的预应力大幅减小;结构整体稳定性满足规范要求且结构具有较好的刚度,但相比于张拉整体环,索穹顶部分的刚度较小,建议实际工程中可适当提高索穹顶部分的安全储备。

张拉整体三棱柱单元受力全过程内力变化分析

综合考虑压杆失稳和索破断两种失效模式,提出了张拉整体三棱柱单元极限荷载的近似求解方法。然后分析了不同预应力和索杆刚度比值等参数下内力非线性变化的特性。根据这些成果,制作了一简单的张拉整体三棱柱单元模型,为相关工程应用提供参考。