剪式鉸可展結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析.pdf

1、可展結(jié)構(gòu)收起時(shí)可以以較小的體積進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)輸，同時(shí)能夠展開成為大跨度的、具有一定承載能力的結(jié)構(gòu)體系。本文所研究的自穩(wěn)定可展結(jié)構(gòu)的基本單元由兩個(gè)相互鉸接的交叉直桿組成，兩桿可以繞著交叉點(diǎn)在平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可稱為剪式鉸單元。這種可展結(jié)構(gòu)在展開和收起狀態(tài)下自平衡且無內(nèi)力存在，而在展開過程中由于桿件的不協(xié)調(diào)性而存在次內(nèi)力，并引起突彈躍變現(xiàn)象，基于這種機(jī)理，結(jié)構(gòu)能自鎖在展開狀態(tài)。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　1.對(duì)剪式

2、鉸可展結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究：(1)通過多邊形平板可展單元、多邊形曲面可展單元、棱柱可展單元和椎體可展單元，系統(tǒng)總結(jié)并在一定程度上發(fā)展了剪式鉸可展結(jié)構(gòu)的幾何約束條件及形態(tài)設(shè)計(jì)方法。(2)結(jié)合最新的數(shù)學(xué)求解算法，直接求解幾何約束條件得到的復(fù)雜高耦合非線性方程組，避免了前人對(duì)約束方程組繁瑣的簡化過程以及選擇合適迭代初值的困擾。(3)通過橢圓拱算例詳細(xì)闡述本文所介紹設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟，驗(yàn)證了該方法可以實(shí)現(xiàn)任意曲率形式的可展桁架結(jié)構(gòu)的形態(tài)設(shè)計(jì)。

3、
　　2.對(duì)剪式鉸可展結(jié)構(gòu)展開過程進(jìn)行了研究：(1)利用有限單元法對(duì)自穩(wěn)定可展結(jié)構(gòu)單元大位移-小應(yīng)變的展開過程進(jìn)行模擬。提出了剪式鉸可展單元的有限元建模方法，并分析了單元變形過程中桿件受力變化情況，給出自穩(wěn)定可展結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建議。(2)分析一種簡單模型以近似計(jì)算彎曲的剪式鉸桿間摩擦大小，通過加入摩擦前后展開過程分析結(jié)果對(duì)比表明，交叉桿間摩擦力的影響是-個(gè)不可忽略的因素；采用本文提出的偏心可展節(jié)點(diǎn)解決桿件彎曲引起摩擦問題是非常有應(yīng)用價(jià)

4、值的。(3)通過加入缺陷前后展開過程分析結(jié)果對(duì)比表明，自穩(wěn)定可展結(jié)構(gòu)對(duì)于缺陷極為敏感。
　　3.對(duì)剪式鉸可展結(jié)構(gòu)展開后受力性能進(jìn)行了研究：(1)創(chuàng)建符合可展條件的多單元可展網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析。(2)通過剛度等效原理，將剪式鉸桿等效成普通梁桿，可以有效簡化建模過程，快速得到網(wǎng)架最大位移，對(duì)初步設(shè)計(jì)具有應(yīng)用價(jià)值。
　　4.對(duì)可展結(jié)構(gòu)偏心節(jié)點(diǎn)以及自穩(wěn)定可展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究：(1)針對(duì)剪式鉸交