附加索對三桿張拉整體結構的影響分析

羅阿妮, 程建軍, 李全賀, 李 旭, 劉賀平

(哈爾濱工程大學機電工程學院,黑龍江哈爾濱 150001)

附加索對三桿張拉整體結構的影響分析

羅阿妮, 程建軍, 李全賀, 李 旭, 劉賀平

(哈爾濱工程大學機電工程學院,黑龍江哈爾濱 150001)

張拉整體結構是由不連續的受壓桿構件和連續的受拉繩索組成的特殊索桿結構,它具有質量輕、剛度高、材料利用率高的特性。研究對三桿張拉整體結構,通過添加附加索來拓展其穩定構型范圍。首先,通過結構的力平衡分析,獲得添加附加索前后結構保持穩定構型的扭轉角度取值范圍。然后根據節點坐標與連接矩陣求取構件向量并建立結構的平衡矩陣。最后通過MATLAB仿真編程分析驗證了添加附加索后三桿張拉整體結構的穩定構型,范圍從基本構型的兩個單值角擴展到以這兩個角為邊界的閉區間域。

張拉整體結構;穩定性;力密度法

0 引 言

張拉整體結構是由不連續的受壓構件和連續的受拉繩索組成的特殊索桿結構[1],它由美國人Fuller[2]在20世紀60年代首先提出。它具有造型優美、質量輕盈、受壓構件非連續性等優點[3]。張拉整體結構的提出,擴展了人們對結構連接方面的認識。

張拉結構的最簡單形式是三桿的張拉整體結構[4],其他類型結構可以由三桿張拉整體結構變換拓撲而得到[5-7]。普通三桿張拉整體結構由3根壓桿、6條水平索和3條斜索組成,其中每個節點連接一個桿構件和三個索構件。結構整體外接于一個圓柱,所有節點都位于此外接圓柱的上下底面圓周上。……