剛性結(jié)構(gòu)構(gòu)件冗余度研究及應用.pdf

1、本文研究的剛性結(jié)構(gòu)，包括桿系結(jié)構(gòu)、梁系結(jié)構(gòu)以及梁桿組合結(jié)構(gòu)幾類。在眾多的空間結(jié)構(gòu)形式中，網(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為典型的剛性結(jié)構(gòu)，以其受力合理、計算簡便、剛度大、材料省、軒件單一、制作安裝方便等優(yōu)點，得到了最為廣泛的應用。為了評價這些復雜結(jié)構(gòu)在常遇荷載和偶然荷載下的表現(xiàn)，本文完善了剛性結(jié)構(gòu)冗余度的理論，并將其用于結(jié)構(gòu)體系的判定。
　　文章首先介紹了桿系結(jié)構(gòu)冗余度的計算方法，從單元的勢能方程出發(fā)，通過對其進行微分，得出結(jié)構(gòu)的平衡方程、物理方

2、程以及幾何協(xié)調(diào)方程，進而通過推導得出了桿系結(jié)構(gòu)構(gòu)件冗余度的計算方法。
　　在桿系結(jié)構(gòu)冗余度研究的理論基礎(chǔ)上，通過引入梁彎曲的勢能方程，推導出了平面梁系結(jié)構(gòu)的冗余度計算方法，之后又引入梁扭轉(zhuǎn)的勢能方程，完成了空間梁系結(jié)構(gòu)冗余度推導，并通過將總勢能拆分為多種形態(tài)勢能疊加的方式，推導了梁桿組合結(jié)構(gòu)的冗余度計算方法，建立了較為完善的剛性結(jié)構(gòu)冗余度理論體系。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，用Matlab編制了相應的計算程序，結(jié)合算例得出了剛

3、性結(jié)構(gòu)冗余度的特性，闡述了構(gòu)件冗余度與構(gòu)件重要性之間的聯(lián)系。并分析了冗余度與結(jié)構(gòu)外荷載、幾何構(gòu)造、截面參數(shù)、約束情況之間的關(guān)系。針對目前重要性系數(shù)研究多是基于特定荷載，不能很好的反映結(jié)構(gòu)自身特性的情況，根據(jù)冗余度與結(jié)構(gòu)自身特性之間的關(guān)系，將其作為工程設(shè)計的量化指標，以此評價構(gòu)件的重要性，從而進一步的評價結(jié)構(gòu)的魯棒性。通過算例證明，可以通過比較冗余度的大小及其分布情況，評判不同結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的優(yōu)劣，也可以用此來指導結(jié)構(gòu)構(gòu)件的補強措施。說明了