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本文对索膜结构找形分析和裁剪分析作了较为深入的分析研究。
首先,概述了膜结构的发展历史,介绍了膜结构的分类与特点,评述了膜结构的研究现状,提出了本文的研究背景及探讨的问题。
系统地归纳了动力松弛法找形的基本理论与求解方法。以动力学平衡方程为基础,引入动力阻尼的概念,省去了平衡方程中的阻尼项。对计算过程中动能峰值的初始化,数值计算的稳定性作了分析,并对索膜单元的等效边内力及刚度矩阵公式进行了详细的推导。
基于上述理论,编制了动力松弛法找形分析程序,通过数值算例进行了验证,并进一步应用该程序计算了一些工程算例,研究了索膜预应力大小对最终形状的影响。
介绍了ANSYS找形方法,同样用数值算例证明了本方法的正确有效。但相对而言,动力松弛法在计算精度和稳定性方面要优于ANSYS找形方法。
在阅读了大量文献并总结各种短程线生成方法的思路及求解方法的基础上,提出一种新的短程线生成的数值方法。本方法基于变分原理,利用无量纲的位置参数,每个单元缩减为两个自由度,且利用三角形平面单元两点间最短线为一直线这一特点,可略去泛函方程中的拉格朗日乘子项,形成无约束的泛函极值问题。详细推导求解公式,阐述了具体的求解步骤。最后得到的系统平衡方程为一个非线性矩阵方程,可利用Newton—Raphson方法求解。
编制了短程线生成程序,并进行了算例的验证与分析,证明了本文方法与程序的正确性与高效性。