同时考虑构件刚度和预应力的索网结构刚度优化

论文摘要

同时以单元轴向线刚度和力密度为设计变量,提出一种结构整体刚度的优化方法,使索网在特定荷载作用下能够满足多点位移限值的约束条件.针对索网结构的切线刚度矩阵,建立了以上两类设计变量分别与结构线弹性刚度和几何刚度的解析关系式.不考虑外荷载变化,推导了两类设计变量与结构位移的近似增量关系,并给出其灵敏度矩阵的解析表达式.针对给定荷载下的索网多点变形约束条件,借助灵敏度矩阵的特征空间性质,提出了一种结构刚度优化的数值策略,并指出优化设计变量与目标位移间存在的效率评价问题.以一个梯形平面马鞍形索网为算例,利用该方法对结构刚度进行优化以使索网在给定荷载下能够满足预先设定的位移场限值要求.计算结果不仅验证了算法的有效性,也反映出进行优化结果的效率评价是必要的.

论文目录

• 1 索网的刚度矩阵
•   1.1 切线刚度矩阵
•   1.2 弹性刚度矩阵
•   1.3 几何刚度矩阵
• 2 结构位移与单元线刚度、力密度的敏感性分析
•   2.1 灵敏度矩阵
•   2.2 单元轴向线刚度和结构位移的增量关系
•   2.3 单元力密度和结构位移的增量关系
•   2.4 灵敏度矩阵的求解
• 3 结构刚度的优化
•   3.1 最小二乘解
•   3.2 考虑解合理性的求解方法
•   3.3 刚度优化步骤
• 4 算 例
•   4.1 模型参数
•   4.2 索网刚度优化
•   4.3 关于参数η0的讨论
• 5 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 陈璀,邓华,姜晓东,诸德熙

关键词: 索网结构,刚度优化,构件刚度,预应力,灵敏度分析

来源: 空间结构 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 建筑科学与工程

单位: 浙江大学空间结构研究中心

基金: 国家自然科学基金项目(51578493)

分类号: TU399

DOI: 10.13849/j.issn.1006-6578.2019.04.027

页码: 27-34

总页数: 8

文件大小: 1134K

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