网格式可展结构体系与分析_PDF下载[122MB-百度云]蔡建国

本书特色

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　　蔡建国所著的《网格式可展结构体系与分析》系统论述了网格式可展结构的体系设计、运动过程和受力性能。具体内容包括：结合螺旋互易定理，证明了多种成角度剪式单元的可动性，其组成连杆机构的自由度为体系约束方程jacobian矩阵的零向量空间数量；讨论了四连杆机构运动过程数值模拟中的运动奇异点问题，采用坐标转换矩阵法对连杆机构的连续运动进行模拟计算，在结构的分歧点引入高阶方程来求解结构体系下一步可能的运动路径；从能量的角度出发，利用lagrange乘子法将约束条件添加到目标函数中，并应用梯度法进行优化，从而得到考虑约束条件索杆张力结构的形状；提出多种可开启式屋盖结构、索杆式折叠网格结构和折叠索穹顶结构方案，并对其受力性能进行了深入的研究。
　　《网格式可展结构体系与分析》可作为结构工程专业的教师、研究生和高年级本科生使用，也可供相关领域的工程技术人员提高创新设计能力之用。

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1 绪论1.1 可展结构的概念1.2 国内外研究现状与分析1.2.1 可展结构的历史1.2.2 可展结构理论研究1.2.3 单元构架式可展结构1.2.4 折叠网格结构1.2.5 索杆式可展结构1.2.6 可展张拉整体结构1.3 本书的结构安排2 成角度剪式单元及其连杆机构的可动性分析2.1 几何学方法2.1.1 径向可动的几何条件2.1.2 剪式单元的运动轨迹分析2.2 螺旋互易定理简介2.2.1 运动和约束的螺旋描述2.2.2螺旋互易定理2.3 剪式单元的可动性判断2.3.1 hoberman单元2.3.2 gae1单元以及非交叉剪式单元2.3.3 gae2单元2.4 基于体系约束jacobian矩阵的自由度分析方法2.4.1 刚性约束条件2.4.2 铰接节点约束条件2.4.3 成角度剪式单元约束条件2.4.4 边界约束条件2.4.5 系统约束方程2.4.6 计算流程2.5 基于成角度剪式单元平面连杆机构的自由度分析2.5.1 hoberman连杆机构2.5.2 you和pellegrino等腰三角形连杆机构2.5.3 you和pellegrino相似三角形连杆机构2.5.4 非交叉单元连杆机构2.6 基于平行四边形法则的平面连杆机构2.7 本章小结3 连杆机构运动过程中运动奇异点分析3.1 基于螺旋互易定理的运动奇异点判断3.1.1 平面四连杆机构的可动性3.1.2 运动奇异点判断3.2 矩阵分析法3.2.1 运动学描述3.2.2 闭环连杆机构3.3 一阶分析3.3.1 预测步3.3.2 修正步3.3.3 计算结果3.4 二阶分析3.4.1 理论推导3.4.2 计算结果3.5 本章小结4 径向可开启屋盖结构的运动过程研究4.1 二维体系的运动特性4.1.1 几何分析4.1.2 运动界线4.2 三维体系的几何分析4.3 受力性能分析4.3.1 基本模型4.3.2 计算结果4.4 运动过程分析4.4.1 基本模型的运动过程分析4.4.2 初始缺陷的影响4.4.3 矢跨比的影响4.5 具有固定支座体系的几何设计4.6 本章小结5 径向展开式索撑网壳结构受力性能研究5.1 基本模型5.1.1 几何构形5.1.2 索撑网壳单元的基本力学特性5.1.3 有限元模型5.2 静力特性分析5.2.1 索撑网壳与普通网壳的静力特性分析5.2.2 矢跨比对结构静力特性的影响5.2.3 钢杆件截面对结构静力特性的影响5.2.4 索截面对结构静力特性的影响5.2.5 索初始预应力对结构静力特性的影响5.3 结构参数对弹塑性极限承载能力的影响5.3.1 矢跨比对弹塑性极限承载能力的影响5.3.2 钢杆件截面对弹塑性极限承载能力的影响5.3.3 索截面对弹塑性极限承载能力的影响5.3.4 索初始预应力对弹塑性极限承载能力的影响5.4 索撑网壳的缺陷稳定性分析5.4.1 缺陷模式对弹塑性极限承载能力的影响5.4.2 缺陷大小对弹塑性极限承载能力的影响5.5 本章小结6 折叠网架结构的受力性能及其运动过程研究6.1 几何设计6.1.1 平面四连杆机构6.1.2 折叠网架结构6.2 折叠网架结构受力性能分析6.2.1 计算模型6.2.2 折叠网架结构的极限承载力分析6.3 初始缺陷对结构极限承载力的影响6.4 折叠网架结构的运动过程分析6.4.1 理想结构的运动过程分析6.4.2 有初始缺陷结构的运动过程分析6.4.3 初始缺陷大小对折叠网架折叠完成时*大应力的影响6.5 本章小结7 基于剪式单元网壳结构的运动过程及其承载能力分析7.1 体系介绍7.2 基本模型7.3 柱面索拉网壳施工过程分析7.4 结构参数对柱面索拉网壳施工过程影响7.4.1 矢跨比对柱面索拉网壳施工过程影响7.4.2 钢杆件截面对柱面索拉网壳施工过程影响7.4.3 单元网格长宽比对柱面索拉网壳施工过程影响7.4.4 外扩跨度对柱面索拉网壳施工过程影响7.5 柱面索拉网壳弹塑性极限承载能力分析7.6 结构参数对结构极限承载能力的影响7.6.1 矢跨比对结构极限承载能力的影响7.6.2 钢杆构件截面对结构极限承载能力的影响7.6.3 索截面对结构极限承载能力的影响7.6.4 索初始预应力对结构极限承载能力的影响7.6.5 单元网格长宽比对结构极限承载力的影响7.6.6 外扩跨度对结构极限承载力的影响7.7 其他材料对结构施工过程的影响7.8 本章小结8 索杆张力结构的初始预应力水平设计8.1 基本理论8.1.1 平衡矩阵8.1.2 结构稳定性分析8.1.3 初始预应力的确定8.2 算例分析8.2.1 平面索杆结构8.2.2 张拉整体结构8.2.3 空间索杆结构8.3 本章小结9 考虑约束条件的索杆张力结构找形研究9.1 能量法9.1.1 理论基础9.1.2 力密度法的缺点9.1.3 能量法9.2 计算流程9.3 算例9.3.1 平面索杆结构9.3.2 索穹顶结构9.3.3 空间索桁结构9.4 本章小结10 索杆式折叠帐篷结构的受力性能研究10.1 基本力学特性10.1.1 几何分析10.1.2 初始预应力水平10.1.3 *短压杆长度10.1.4 *大承载能力10.2 有限元分析10.2.1 基本模型10.2.2 静力性能分析10.2.3 特征值屈曲分析10.2.4 非线性屈曲分析10.2.5 初始缺陷的影响10.3 参数分析10.3.1 矢跨比的影响10.3.2 竖向压杆长度的影响10.3.3 初始预应力水平的影响10.4 本章小结11 索杆式折叠网架结构的理论分析与试验研究11.1 基于cp单元折叠网架的几何分析11.1.1 基本单元及其初始预应力水平11.1.2 折叠体系11.1.3 折叠展开方式11.2 基于cp单元折叠网架的节点设计和模型制作11.2.1节点设计11.2.2模型制作11.3 基于cp单元折叠网架的受力性能分析11.3.1 静力性能分析11.3.2 自应力水平对结构静力性能的影响11.3.3 温度变化对结构静力性能的影响11.3.4 拉索破断对结构静力性能的影响11.4 基于dp单元折叠网架的几何分析11.4.1 基本单元11.4.2 折叠体系11.4.3 折叠展开方式11.5 基于dp单元折叠网架的节点设计和模型制作11.5.1 节点设计11.5.2 模型制作11.6 基于dp单元折叠网架受力性能分析11.6.1 静力性能分析11.6.2 自应力水平对结构静力性能的影响11.6.3 温度变化对结构静力性能的影响11.6.4 拉索破断对结构静力性能的影响11.7 本章小结12 折叠索穹顶的几何及其预应力水平分布研究12.1 几何分析12.1.1 折叠索穹顶12.1.2 径向可开启式索穹顶12.2 预应力分布的确定12.2.1 数学模型12.2.2 算例12.3 考虑压杆初弯曲的张拉整体结构受力性能分析12.3.1 基本模型12.3.2 解析法12.3.3 分析结果12.3.4 有限元验证12.4 本章小结13 基于2v型索杆单元折叠结构的受力性能研究13.1 几何分析13.1.1 基于拉索方式的折叠模型13.1.2 基于压杆方式的折叠模型13.1.3 改进后的折叠模型13.2 受力性能分析13.2.1 基本模型13.2.2 拉索滑移的考虑13.2.3 计算结果13.3 温度变化对结构静力性能的影响13.4 拉索断裂对结构静力性能的影响13.5 本章小结参考文献