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索杆张力结构自应力模态分析及预应力优化 被引量:27
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作者 陈联盟 袁行飞 董石麟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期11-15,共5页
分析了现有各种求解索杆张力结构初始预应力方法的局限性,充分考虑对称性和整体可行性,从平衡矩阵理论出发利用奇异值分解法提出了一种旨在求解各种张力结构体系的整体自应力模态的求解方法,并对具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采... 分析了现有各种求解索杆张力结构初始预应力方法的局限性,充分考虑对称性和整体可行性,从平衡矩阵理论出发利用奇异值分解法提出了一种旨在求解各种张力结构体系的整体自应力模态的求解方法,并对具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用修正单纯形法、以外圈环索初内力最小为优化目标进行了预应力优化。研究表明,充分考虑对称性和整体可行性的奇异值分解法能求解各种体系的整体自应力模态,预应力优化能求得满足条件的合理初始预应力分布。 展开更多
关键词 索杆张力结构 整体自应力模态 奇异值分解 应力优化
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Kiewitt型索穹顶结构自应力模态分析及优化设计 被引量:18
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作者 陈联盟 袁行飞 董石麟 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期73-77,共5页
为了解新型Kiewitt型索穹顶结构的受力性能,采用节点平衡理论和平衡矩阵理论对该结构的自应力模态进行了详细分析,并对这类具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用非线性规划、以初应变能最小为优化目标进行了预应力优化.研究表明,考... 为了解新型Kiewitt型索穹顶结构的受力性能,采用节点平衡理论和平衡矩阵理论对该结构的自应力模态进行了详细分析,并对这类具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用非线性规划、以初应变能最小为优化目标进行了预应力优化.研究表明,考虑结构对称性后体系超静定次数等于基于平衡矩阵理论运用奇异值分解法求得的整体自应力模态数,且其整体模态数随环索数的增加而呈规律性增加,预应力优化后的合理初始预应力分布在一定的荷载工况作用下由于部分索临近松弛而达到极限状态. 展开更多
关键词 Kiewitt型索穹顶结构 自应力模态 应力优化
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多自应力模态索穹顶结构的几何构造分析 被引量:7
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作者 袁行飞 董石麟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期483-487,共5页
索穹顶结构是发展和推广 Fuller张拉整体结构思想后唯一实现的一种新型大跨空间结构 ,它的几何构造分析是一项非常重要的工作。本文在对一般空间杆件体系的分类、自应力模态和机构位移模态研究的基础上 ,从索穹顶结构特有的杆件拓扑关... 索穹顶结构是发展和推广 Fuller张拉整体结构思想后唯一实现的一种新型大跨空间结构 ,它的几何构造分析是一项非常重要的工作。本文在对一般空间杆件体系的分类、自应力模态和机构位移模态研究的基础上 ,从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了单位整体可行预应力这一新概念 ,并最终解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题 ;通过对若干类型索穹顶结构的几何构造分析 。 展开更多
关键词 索穹顶 自应力模态 几何构造 大跨空间结构 空间杆件体系 稳定性判定 拉压共存
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一种求解索杆张力结构整体自应力模态的能量方法 被引量:6
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作者 张沛 冯健 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期62-68,共7页
索杆张力结构通过预应力来获取刚度和承载能力,因此预应力态的确定是进行其他分析的基础。针对这种柔性结构体系,提出一种求解整体自应力模态的能量方法,通过特征值分析获取使结构初应变能取驻值的自应力模态。分析表明,这其中包含了结... 索杆张力结构通过预应力来获取刚度和承载能力,因此预应力态的确定是进行其他分析的基础。针对这种柔性结构体系,提出一种求解整体自应力模态的能量方法,通过特征值分析获取使结构初应变能取驻值的自应力模态。分析表明,这其中包含了结构各个线性独立的满足整体对称性要求的自应力模态,其实质是求得整体自应力模态解空间的一组满足初应变能驻值条件的标准正交基。该方法无需预先根据结构的对称性人为对杆件分组,降低了工作难度和出错的可能性,可作为整体可行预应力法的补充,应用于拓扑复杂的结构。算例分析结果显示,对于单整体自应力模态的结构,该方法与整体可行预应力法的找力分析结果一致。而对于多整体自应力模态的情况,初应变能取驻值这一约束条件的引入使求得的多组整体自应力模态中更易包含可行解,从而有利于将索杆张力结构的预应力设计问题转化为相对简单的单变量(预应力水平系数)优化问题进行求解。 展开更多
关键词 索杆张力结构 整体自应力模态 初应变能 特征值分析 可行性条件
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基于逐点去约束法的索桁张拉结构形状判定及自应力模态求解方法 被引量:3
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作者 薛素铎 鲁建 +1 位作者 李雄彦 刘人杰 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期47-53,94,共8页
索桁张拉结构是索杆张拉结构中最有竞争力的空间结构型式之一,其形状判定和自应力模态求解是设计时的两个关键问题。通过对前人研究成果的整理与分析可知:索杆张拉结构的形状判定大都根据平衡矩阵理论进行求解,而平衡矩阵理论一般需要编... 索桁张拉结构是索杆张拉结构中最有竞争力的空间结构型式之一,其形状判定和自应力模态求解是设计时的两个关键问题。通过对前人研究成果的整理与分析可知:索杆张拉结构的形状判定大都根据平衡矩阵理论进行求解,而平衡矩阵理论一般需要编程,不易被掌握;已有的求解自应力模态方法大都不能在有限元软件上直接应用。针对这些问题,提出基于合理位形改进的逐点去约束法以求解索桁张拉结构的合理形状和自应力模态。该方法首先基于索桁张拉结构所具有的独特的拓扑关系,从合理位形出发推导了形状判定的简洁判断公式。然后 ,通过对逐点去约束法的研究,提出改进的逐点去约束法以求解索桁张拉结构的自应力模态。本文方法基于先形状判断后自应力模态求解的思路,可一次性确定结构的合理形状和自应力模态,回避了原方法中先求解自应力模态后判断形状的反复求解的缺点;同时不使用原方法中的生死单元技术,保证了求解过程的收敛;消除了因生死单元技术而产生的累计误差,提高了计算精度;避免了坐标转换,简化了求解流程;改进的方法可在有限元软件上直接应用。算例表明改进的方法具有系统的求解流程,且收敛快、精度高,为索桁张拉结构的形状判定与自应力模态求解提供了一种思路。 展开更多
关键词 索桁张拉结构 改进的逐点去约束法 有限元软件 形状判定 求解自应力模态
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大跨度索杆张力结构的预应力分布计算 被引量:5
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作者 蔺军 董石麟 +1 位作者 王寅大 高继领 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期16-22,50,共8页
针对多自应力模态与机构位移模态索杆张力结构可行预应力分布求解的最复杂情形,为得到一种具有一定普遍意义的预应力优化求解策略,以该结构体系的一种新形式——大跨度环形平面空间索桁张力结构为基础,考虑其几何拓扑形式多样的特点,应... 针对多自应力模态与机构位移模态索杆张力结构可行预应力分布求解的最复杂情形,为得到一种具有一定普遍意义的预应力优化求解策略,以该结构体系的一种新形式——大跨度环形平面空间索桁张力结构为基础,考虑其几何拓扑形式多样的特点,应用结构平衡矩阵理论与代数奇异值分解算法,通过对结构模态矩阵的分解变换及其组合运算,提出了一种可依据结构预应力分布的不同优化目标进行求解的新方法——目标选择优化法,使多自应力模态索杆张力结构体系的可行预应力分布求解工作得以便捷的实现。在此基础上,对大跨度索杆张力结构的预应力分布计算方法分三类进行了较为全面的总结;通过三种不同形式新型空间索杆张力结构的可行预应力分布求解算例,验证了上述计算方法的简捷与有效。 展开更多
关键词 大跨度 索杆张力结构 自应力模态 可行预应力分布 应力优化
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环形平面空间索桁张力结构的预应力设计 被引量:3
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作者 蔺军 董石麟 袁行飞 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期67-72,84,共7页
针对大跨度肋环型索桁张力结构在不对称荷载作用下变形较大且易发生整体扭转失稳的弱点,提出了一种新的结构体系———环形平面葵花型空间索桁张力结构.考虑该结构几何拓扑复杂、多自应力模态与机构位移模态的特点,应用平衡矩阵理论与... 针对大跨度肋环型索桁张力结构在不对称荷载作用下变形较大且易发生整体扭转失稳的弱点,提出了一种新的结构体系———环形平面葵花型空间索桁张力结构.考虑该结构几何拓扑复杂、多自应力模态与机构位移模态的特点,应用平衡矩阵理论与奇异值分解算法,通过模态矩阵的分解组合方法,给出一种具有一定普遍意义的预应力优化策略,使多自应力模态结构体系的最终可行预应力分布求解得以简便的实现.对3种不同形式空间索桁张力结构算例的可行预应力分布进行了设计.结果表明,该结构体系具有良好的力学性能;其预应力优化策略算法简便,具有较强的通用性. 展开更多
关键词 大跨度 空间索桁张力结构 自应力模态 最终可行预应力
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Kiewitt型索穹顶结构的找力分析方法研究 被引量:4
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作者 姜正荣 张子健 +2 位作者 石开荣 古学金 罗斌 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期103-109,122,共8页
以具有多个整体自应力模态的Kiewitt型索穹顶结构为研究对象,对单整体自应力模态索穹顶结构找力分析的比值更新法进行改进,提出了适用于Kiewitt型索穹顶结构的找力分析新方法,并以算例进行了验证.通过指定关键组件,分别对其施加预应力... 以具有多个整体自应力模态的Kiewitt型索穹顶结构为研究对象,对单整体自应力模态索穹顶结构找力分析的比值更新法进行改进,提出了适用于Kiewitt型索穹顶结构的找力分析新方法,并以算例进行了验证.通过指定关键组件,分别对其施加预应力进行迭代计算,应用基于最小二乘的模态误差分析方法,将计算结果与奇异值分解法所得结果进行对比,发现:改进的比值更新法精度高,相比奇异值分解法,其得出的结果均为整体可行的自应力模态,即索受拉、杆受压,力学意义明确,为该结构的预应力确定提供了新的思路和解决方法. 展开更多
关键词 Kiewitt型索穹顶结构 找力分析 整体可行自应力模态 比值更新法
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索桁张拉结构形状设计及找力分析 被引量:2
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作者 鲁建 薛素铎 +1 位作者 李雄彦 刘人杰 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期244-250,共7页
为研究索桁张拉结构的形状判定和自应力求解问题,通过ANSYS有限元软件,提出了基于合理位形改进的力迭代法.首先,基于索桁张拉结构所特有的拓扑关系,从其合理位形出发,推导了形状判定的简洁判断公式.然后,提出了改进的力迭代法,用以求解... 为研究索桁张拉结构的形状判定和自应力求解问题,通过ANSYS有限元软件,提出了基于合理位形改进的力迭代法.首先,基于索桁张拉结构所特有的拓扑关系,从其合理位形出发,推导了形状判定的简洁判断公式.然后,提出了改进的力迭代法,用以求解索桁张拉结构的自应力模态.迭代过程中,更新后的索力逐渐逼近目标值,并在目标预应力作用下得到结构的不平衡位移.算例结果表明,所提方法可一次性确定索桁架的合理形状,且迭代5次左右便可求得结构的自应力模态,所得结果与已有方法的结果相比最大误差为0.48%,满足精度要求.将基于平面索桁架得到的自应力模态代入空间索桁张拉结构中,计算结果接近,内力最大误差为0.030%,且不平衡位移较小,从而证明了由平面索桁架组装成空间索桁张拉结构的可行性. 展开更多
关键词 索桁张拉结构 形状判定 自应力模态 有限元 改进的力迭代法
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