有应力制约条件的结构形态创构方法研究

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实际工程中,由于建筑目的不同,对结构的要求也不同,因而鉴于建筑功能的需求常常对结构提出各种制约条件,其中较为常见的是位移制约条件及应力制约条件。应力制约条件往往是要求某些杆件应力相同,以往的设计研究是通过改变杆件截面面积实现的,本文主要通过改变桁架形状来实现这一功能要求。此时的矩阵是奇异矩阵或长方形矩阵,因而引入广义逆矩阵理论,本文将研究有应力制约条件的结构形态创构。本文的方法是建立初始结构的力学基本方程,通过广义逆矩阵理论求解最优结构。求解过程是通过fortran语言实现的。本文的研究目的是使得桁架中尽可能多的杆件应力相同,即在某些杆件应力相同的约束条件下反推桁架形状。本文分别对平面桁架结构和空间桁架结构进行了研究,并考虑到可能存在的实际需求及应力约束条件分三种情况进行创构:除支座节点外所有节点可移动的桁架结构形态创构;上部节点可移动的桁架结构形态创构;除支座节点外所有下部节点可移动的桁架结构形态创构。在实际工程中还可实现任意节点可动的桁架结构形态创构。本文讨论了影响有应力制约条件结构形态创构的因素,分别是:支座条件、应力约束条件、荷载情况及初始形状。在这些因素中应力约束条件及初始形状的改变可产生多种结构形态,因而可以充分利用二者得到所需要的结构。本文还通过对各算例的分析证实有应力制约条件的结构形态创构方法的可行性。通过分析知有应力制约条件的结构形态创构具有以下特点:原理简单易懂,进化速度快,参数变化趋势明显,因而可以在实际工程中应用。
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