索桿梁鋼結(jié)構(gòu)施工動力學的理論與仿真研究.pdf

1、對于大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)需要研究施工時結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力變化。因為系統(tǒng)中存在剛體位移，傳統(tǒng)的有限元方法不能有效的解決這類特殊的結(jié)構(gòu)計算問題。本文基于柔性多體系統(tǒng)動力學對索桿梁鋼結(jié)構(gòu)施工動力學的理論進行了研究并研制了相應(yīng)的仿真軟件系統(tǒng)。 大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程中同時存在剛體位移和彈性變形，傳統(tǒng)的有限單元法只能應(yīng)用于幾何穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不能用于解決這類特殊的問題。本文采用柔性多體系統(tǒng)動力學的基本理論來解決這類系統(tǒng)的動力學問題。用慣性坐標系作為整

2、體坐標系描述多體系統(tǒng)的剛體位移，在每個柔性體上附著一個局部坐標系。局部坐標系隨著柔性體的剛體位移(包括平動和轉(zhuǎn)動)變化，柔性體相對于局部坐標系的運動定義為柔性體的彈性變形。本文采用的這種混合坐標的描述方法同時考慮了柔性體運動的剛體運動部分和彈性變形部分以及它們的耦合作用。本文的方法不受剛體運用的有無和剛體運動幅度大小的影響，算例表明這種方法具有較高的精度，同時驗證了剛體運動和彈性變形之間的耦合作用是不能忽略的。 根據(jù)本文的基本方

3、法，開發(fā)了兩種柔性多體系統(tǒng)動力學計算的單元，索桿單元和梁單元。它們的空間方位分別用方向余弦和歐拉四元數(shù)表示；對每種單元選擇適當?shù)男魏瘮?shù)描述單元的基本彈性模態(tài)。開發(fā)了不同單元之間的節(jié)點連接形式供建模時選擇。對梁單元之間的剛性連接，相應(yīng)的約束方程實際描述了兩個梁單元對應(yīng)的端點坐標系之間的關(guān)系。本文采用聯(lián)立梁單元方位數(shù)學約束方程確定獨立代數(shù)方程的方法，建立梁單元剛接的約束方程。 柔性多體系統(tǒng)動力學的控制方程是一類微分—代數(shù)混合方程，本