剪式鉸可展結構力學性能分析.pdf

1、可展結構收起時可以以較小的體積進行存儲、運輸，同時能夠展開成為大跨度的、具有一定承載能力的結構體系。本文所研究的自穩(wěn)定可展結構的基本單元由兩個相互鉸接的交叉直桿組成，兩桿可以繞著交叉點在平面內自由轉動，因此可稱為剪式鉸單元。這種可展結構在展開和收起狀態(tài)下自平衡且無內力存在，而在展開過程中由于桿件的不協(xié)調性而存在次內力，并引起突彈躍變現象，基于這種機理，結構能自鎖在展開狀態(tài)。
　　本文的主要研究內容和結論包括：
　　1.對剪式

2、鉸可展結構形態(tài)設計進行了研究：(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)總結并在一定程度上發(fā)展了剪式鉸可展結構的幾何約束條件及形態(tài)設計方法。(2)結合最新的數學求解算法，直接求解幾何約束條件得到的復雜高耦合非線性方程組，避免了前人對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闡述本文所介紹設計方法的設計步驟，驗證了該方法可以實現任意曲率形式的可展桁架結構的形態(tài)設計。

3、
　　2.對剪式鉸可展結構展開過程進行了研究：(1)利用有限單元法對自穩(wěn)定可展結構單元大位移-小應變的展開過程進行模擬。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)定可展結構的設計建議。(2)分析一種簡單模型以近似計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果對比表明，交叉桿間摩擦力的影響是-個不可忽略的因素；采用本文提出的偏心可展節(jié)點解決桿件彎曲引起摩擦問題是非常有應用價

4、值的。(3)通過加入缺陷前后展開過程分析結果對比表明，自穩(wěn)定可展結構對于缺陷極為敏感。
　　3.對剪式鉸可展結構展開后受力性能進行了研究：(1)創(chuàng)建符合可展條件的多單元可展網架結構有限元模型，并對其進行強度、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，快速得到網架最大位移，對初步設計具有應用價值。
　　4.對可展結構偏心節(jié)點以及自穩(wěn)定可展結構設計方法進行了研究：(1)針對剪式鉸交