非刚性的大跨度索杆空间钢结构是效率极高的结构体系,该类结构的刚度几乎完全由预张力来提供,在施加预应力之前,结构的刚度几乎为零,其形状也是可变的.结构在张拉过程中逐步获得刚度,同时经历很大的变形才达到设计的形状.该类结构的最终形状及刚度与成形过程有直接的因果关系,是结构分析与设计中较新颖的一类问题,该文建立了这类问题的分析模型并进行了仿真研究.索杆结构在成形过程中既有刚体运动,又有弹性变形,传统的有限元方法只能应用于几何稳定的结构,不能用于求解成形过程这一类特殊的问题.该文从多体系统动力学的理论出发,用随动坐标系描述单元的刚体运动,在随动坐标系内度量单元的弹性小变形,建立了索杆结构体系的几何约束方程和用相对坐标描述的一致质量分析模型.该文方法可以同时考虑结构的刚体运动与弹性变形,以及二者之间的耦合作用.该文方法不受刚体运动的有无以及刚体运动幅度大小的影响.算例说明该方法有较高的计算精度,同时验证了刚体运动与弹性变形的耦合作用是不可忽略的.索杆结构动力控制方程是微分—代数混合方程组,该文讨论了控制方程组的两种解法—最大未知量法和最小未知量法,介绍了两种解法的具体计算步骤,对它们的计算精度、收敛性能以及计算工作量进行了比较.该文采用两套变量描述系统的运动过程,描述刚体运动的变量是大幅度的慢变分量,描述弹性变形的变量是小幅度的快变分量,两种变量的同时求解使控制方程呈严重的"刚性",为了反映弹性变形的变化规律,积分步长必须取得很小,即使当弹性变形已经趋于收敛时,积分步长仍然不能放大.该文开发了基于三维实体的交互式仿真图形平台,研制了索杆结构成形的仿真计算程序以及前—后处理软件模块.该仿真系统能对各种索杆结构的成形过程进行仿真计算并给出完整的计算结果.三维实体图形平台对仿真系统的进一步完善具有重要的意义.索穹顶是典型的几何伪可变预张力结构,针对Geiger型和Levy型两种形式的索穹顶,该文分别按四种张拉施工方案进行了仿真计算,得到在张拉全过程中结构形状变化与单元内力变化的数据,并对仿真的结果进行了分析和对比.该文对一帐篷形的索网结构从零状态提升成形的过程进行了仿真计算,并将提升后的形状和预拉力分布与找形初始状进行了对比,该算例说明该文的方法和仿真软件系统可用于判断预应力索杆结构的初始态是否能被实现.