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环形张拉结构是一种实用的大跨度空间柔性结构体系。它是连续的拉索和不连续的撑杆形成。其初始态确定与预应力分布的问题是环形张拉结构设计中的一个关键问题。国外对这一问题的研究大多没有公开核心部分,国内学者的部分相关研究仍处于探索阶段。
首先,本文在参阅国内外大量文献的基础上,系统总结了环形张拉结构的找力的基本理论和研究方法,然后介绍了非线性有限元理论在对环形张拉结构的找力与找形中应用的基本理论、求解的基本方法和具体流程等。
其次,本文通过研究得出基于Strand7的强迫位移找力方法来实现环形张拉结构的找力。主要通过利用大型通用有限元软件Strand7及其外接程序接口Strand7 API和编译语言 Visual Fortran等工具编制程序来进行找力计算。之后,利用编制的程序分别Geiger体系和Levy体系进行了找力分析,得到了相当满意的结果,并对其结果进行了统计。发现结构的预应力分布只与结构节点的空间位移有关,与结构构件的材料性质无关。本文的方法只是借用结构构件属性作为桥梁,来计算一组用于迫近目标平衡状态的不平衡迭代力而已。
最后,作者总结了在利用基于Strand7的强迫位移找力方法所应注意的问题,对本文提出的方法需要改进和提高的方面作出了详细的说明。