格線式可展結構體系與分析

《格線式可展結構體系與分析》是2013年東南大學出版社出版的書籍，作者是蔡建國。

基本介紹

• 中文名：格線式可展結構體系與分析
• 作者：蔡建國
• 出版社：東南大學出版社
• 出版時間：2013年12月1日
• 頁數：225 頁
• 定價：58.00
• 開本：16 開
• ISBN：9787564146559
• 外文名：System and Analysis of Deployable Lattice Structures
• 語種：簡體中文

內容簡介

《格線式可展結構體系與分析》可作為結構工程專業的教師、研究生和高年級本科生使用，也可供相關領域的工程技術人員提高創新設計能力之用。

《格線式可展結構體系與分析》系統論述了格線式可展結構的體系設計、運動過程和受力性能。具體內容包括：結合螺旋互易定理，證明了多種成角度剪式單元的可動性，其組成連桿機構的自由度為體系約束方程Jacobian矩陣的零向量空間數量；討論了四連桿機構運動過程數值模擬中的運動奇異點問題，採用坐標轉換矩陣法對連桿機構的連續運動進行模擬計算，在結構的分歧點引入高階方程來求解結構體系下一步可能的運動路徑；從能量的角度出發，利用Lagrange乘子法將約束條件添加到目標函式中，並套用梯度法進行最佳化，從而得到考慮約束條件索桿張力結構的形狀；提出多種可開啟式屋蓋結構、索桿式摺疊格線結構和摺疊索穹頂結構方案，並對其受力性能進行了深入的研究。

圖書目錄

1緒論

1.1可展結構的概念

1.2國內外研究現狀與分析

1.2.1可展結構的歷史

1.2.2可展結構理論研究

1.2.3單元構架式可展結構

1.2.4摺疊格線結構

1.2.5索桿式可展結構

1.2.6可展張拉整體結構

1.3本書的結構安排

2成角度剪式單元及其連桿機構的可動性分析

2.1幾何學方法

2.1.1徑向可動的幾何條件

2.1.2剪式單元的運動軌跡分析

2.2螺旋互易定理簡介

2.2.1運動和約束的螺旋描述

2.2.2螺旋互易定理

2.3剪式單元的可動性判斷

2.3.1Hoberman單元

2.3.2GAE1單元以及非交叉剪式單元

2.3.3GAE2單元

2.4基於體系約束Jacobian矩陣的自由度分析方法

2.4.1剛性約束條件

2.4.2鉸接節點約束條件

2.4.3成角度剪式單元約束條件

2.4.4邊界約束條件

2.4.5系統約束方程

2.4.6計算流程

2.5基於成角度剪式單元平面連桿機構的自由度分析

2.5.1Hoberman連桿機構

2.5.2You和Pellegrino等腰三角形連桿機構

2.5.3You和Pellegrino相似三角形連桿機構

2.5.4非交叉單元連桿機構

2.6基於平行四邊形法則的平面連桿機構

2.7本章小結

3連桿機構運動過程中運動奇異點分析

3.1基於螺旋互易定理的運動奇異點判斷

3.1.1平面四連桿機構的可動性

3.1.2運動奇異點判斷

3.2矩陣分析法

3.2.1運動學描述

3.2.2閉環連桿機構

3.3一階分析

3.3.1預測步

3.3.2修正步

3.3.3計算結果

3.4二階分析

3.4.1理論推導

3.4.2計算結果

3.5本章小結

4徑向可開啟屋蓋結構的運動過程研究

4.1二維體系的運動特性

4.1.1幾何分析

4.1.2運動界線

4.2三維體系的幾何分析

4.3受力性能分析

4.3.1基本模型

4.3.2計算結果

4.4運動過程分析

4.4.1基本模型的運動過程分析

4.4.2初始缺陷的影響

4.4.3矢跨比的影響

4.5具有固定支座體系的幾何設計

4.6本章小結

5徑向展開式索撐網殼結構受力性能研究

5.1基本模型

5.1.1幾何構形

5.1.2索撐網殼單元的基本力學特性

5.1.3有限元模型

5.2靜力特性分析

5.2.1索撐網殼與普通網殼的靜力特性分析

5.2.2矢跨比對結構靜力特性的影響

5.2.3鋼桿件截面對結構靜力特性的影響

5.2.4索截面對結構靜力特性的影響

5.2.5索初始預應力對結構靜力特性的影響

5.3結構參數對彈塑性極限承載能力的影響

5.3.1矢跨比對彈塑性極限承載能力的影響

5.3.2鋼桿件截面對彈塑性極限承載能力的影響

5.3.3索截面對彈塑性極限承載能力的影響

5.3.4索初始預應力對彈塑性極限承載能力的影響

5.4索撐網殼的缺陷穩定性分析

5.4.1缺陷模式對彈塑性極限承載能力的影響

5.4.2缺陷大小對彈塑性極限承載能力的影響

5.5本章小結

6摺疊網架結構的受力性能及其運動過程研究

6.1幾何設計

6.1.1平面四連桿機構

6.1.2摺疊網架結構

6.2摺疊網架結構受力性能分析

6.2.1計算模型

6.2.2摺疊網架結構的極限承載力分析

6.3初始缺陷對結構極限承載力的影響

6.4摺疊網架結構的運動過程分析

6.4.1理想結構的運動過程分析

6.4.2有初始缺陷結構的運動過程分析

6.4.3初始缺陷大小對摺疊網架摺疊完成時最大應力的影響

6.5本章小結

7基於剪式單元網殼結構的運動過程及其承載能力分析

7.1體系介紹

7.2基本模型

7.3柱面索拉網殼施工過程分析

7.4結構參數對柱面索拉網殼施工過程影響

7.4.1矢跨比對柱面索拉網殼施工過程影響

7.4.2鋼桿件截面對柱面索拉網殼施工過程影響

7.4.3單元格線長寬比對柱面索拉網殼施工過程影響

7.4.4外擴跨度對柱面索拉網殼施工過程影響

7.5柱面索拉網殼彈塑性極限承載能力分析

7.6結構參數對結構極限承載能力的影響

7.6.1矢跨比對結構極限承載能力的影響

7.6.2鋼桿構件截面對結構極限承載能力的影響

7.6.3索截面對結構極限承載能力的影響

7.6.4索初始預應力對結構極限承載能力的影響

7.6.5單元格線長寬比對結構極限承載力的影響

7.6.6外擴跨度對結構極限承載力的影響

7.7其他材料對結構施工過程的影響

7.8本章小結

8索桿張力結構的初始預應力水平設計

8.1基本理論

8.1.1平衡矩陣

8.1.2結構穩定性分析

8.1.3初始預應力的確定

8.2算例分析

8.2.1平面索桿結構

8.2.2張拉整體結構

8.2.3空間索桿結構

8.3本章小結

9考慮約束條件的索桿張力結構找形研究

9.1能量法

9.1.1理論基礎

9.1.2力密度法的缺點

9.1.3能量法

9.2計算流程

9.3算例

9.3.1平面索桿結構

9.3.2索穹頂結構

9.3.3空間索桁結構

9.4本章小結

10索桿式摺疊帳篷結構的受力性能研究

10.1基本力學特性

10.1.1幾何分析

10.1.2初始預應力水平

10.1.3最短壓桿長度

10.1.4最大承載能力

10.2有限元分析

10.2.1基本模型

10.2.2靜力性能分析

10.2.3特徵值屈曲分析

10.2.4非線性屈曲分析

10.2.5初始缺陷的影響

10.3參數分析

10.3.1矢跨比的影響

10.3.2豎向壓桿長度的影響

10.3.3初始預應力水平的影響

10.4本章小結

11索桿式摺疊網架結構的理論分析與試驗研究

11.1基於CP單元摺疊網架的幾何分析

11.1.1基本單元及其初始預應力水平

11.1.2摺疊體系

11.1.3摺疊展開方式

11.2基於CP單元摺疊網架的節點設計和模型製作

11.2.1節點設計

11.2.2模型製作

11.3基於CP單元摺疊網架的受力性能分析

11.3.1靜力性能分析

11.3.2自應力水平對結構靜力性能的影響

11.3.3溫度變化對結構靜力性能的影響

11.3.4拉索破斷對結構靜力性能的影響

11.4基於DP單元摺疊網架的幾何分析

11.4.1基本單元

11.4.2摺疊體系

11.4.3摺疊展開方式

11.5基於DP單元摺疊網架的節點設計和模型製作

11.5.1節點設計

11.5.2模型製作

11.6基於DP單元摺疊網架受力性能分析

11.6.1靜力性能分析

11.6.2自應力水平對結構靜力性能的影響

11.6.3溫度變化對結構靜力性能的影響

11.6.4拉索破斷對結構靜力性能的影響

11.7本章小結

12摺疊索穹頂的幾何及其預應力水平分布研究

12.1幾何分析

12.1.1摺疊索穹頂

12.1.2徑向可開啟式索穹頂

12.2預應力分布的確定

12.2.1數學模型

12.2.2算例

12.3考慮壓桿初彎曲的張拉整體結構受力性能分析

12.3.1基本模型

12.3.2解析法

12.3.3分析結果

12.3.4有限元驗證

12.4本章小結

13基於2V型索桿單元摺疊結構的受力性能研究

13.1幾何分析

13.1.1基於拉索方式的摺疊模型

13.1.2基於壓桿方式的摺疊模型

13.1.3改進後的摺疊模型

13.2受力性能分析

13.2.1基本模型

13.2.2拉索滑移的考慮

13.2.3計算結果

13.3溫度變化對結構靜力性能的影響

13.4拉索斷裂對結構靜力性能的影響

13.5本章小結

參考文獻

作者簡介

蔡建國，1984年8月出生，江蘇靖江人，博士，講師。2005年畢業於東南大學土木工程專業獲工學學士，並榮獲中國土木工程學會高校優秀畢業生稱號，後被保送碩—博連讀於東南大學土木工程學院結構工程專業，2012年獲得博士學位，同年留校任教。於2008—2009年在美國加州理工學院空間結構實驗室訪問一年，從事可展結構的研究。現主持國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、教育部高等學校博士學科點專項科研基金、江蘇高校優勢學科建設工程資助項目各1項：參加了包括國家自然科學基金項目、江蘇省六大人才高峰項目等在內的多項課題的研究；並參與多項重大工程項目專題研究，如新廣州站大跨度空間結構研究、山東博物館新館屋蓋結構試驗研究等。近年來在國內外學術期刊和學術會議發表論文60餘篇，其中以第一作者發表論文SCI收錄25篇；申請發明專利20餘項。現主要從事可展結構的理論研究、結構分析與試驗研究，以及空間結構抗連續倒塌等的研究。