张拉整体三棱柱构型和结构稳定性分析-哈尔滨工业大学学报.PDFVIP

第４８卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １６年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０７．０１３ 张拉整体三棱柱构型和结构稳定性分析 罗阿妮，王龙昆，刘贺平，王媛媛，李全贺，曹鹏飞 （哈尔滨工程大学 机电工程学院，哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：为深入研究三杆张拉整体基本单元结构的构建方法和稳定性判定问题． 提出以结构外形几何参数为基础，应用节点 广义坐标矢量矩阵、构件矢量矩阵和连接矩阵建立数学模型，并用ＭＡＴＬＡＢ编程实现单元结构的自动构型． 引入构件力密度 标量，建立系统力平衡矢量矩阵方程，分析结构的稳定性，把非线性系统平衡问题转化为线性系统平衡问题． 通过分析平衡矩 阵，对结构系统进行分类，筛选出能够构建起稳定结构的几何参数的变化范围． 本研究方法具有通用性，适用于其它张拉整体 结构形式的构型和稳定性分析． 关键词：张拉整体棱柱；节点矢量矩阵；力密度；平衡矩阵；自应力稳定结构 － － － 中图分类号：ＴＵ１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０７ ００８２ ０６ － Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ３ ｂａｒ ｔｅｎｓｅｇｒｉｔｙ ｐｒｉｓｍ ＬＵＯ Ａｎｉ，ＷＡＮＧ Ｌｏｎｇｋｕｎ，ＬＩＵ Ｈｅｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙｕａｎｙｕａｎ，ＬＩ Ｑｕａｎｈｅ，ＣＡＯ Ｐｅｎｇｆｅｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｂａｓｉｃ３ｂａｒｓｔｅｎｓｅｇｒｉｔｙ ｕｎｉｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ｊｕｄｇｅ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｓｈａｐｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｕｓｉｎｇ ｎｏｄｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ，ｍｅｍｂｅｒ ｖｅｃｔｏｒ ｍａｔｒｉｃｅｓ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｍａｔｒｉｃｅｓ，ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂａｓｉｃ ３ ｂａｒｓ ｔｅｎｓｅｇｒｉｔｙ ｕｎｉｔ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ａｐｒｏｇｒａｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｅＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｂｙｗｈｉｃｈｏｎｅｃａｎｂｕｉｌｄａｎｙｂａｓｉｃ３ｂａｒｓ ｔｅｎｓｅｇｒｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｇｉｖｅｎ ｏｕｔｅｒ ｓｈａｐｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｓｃａｌａｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒｃｅ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｍａｔｒｉｃｅｓ ａｎｄ ｎｏｄｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｕｉｌｔ． Ｉｔ