一种基于悬链线单元的松弛索网找形方法

摘要

本发明提供了一种基于悬链线单元的松弛索网找形方法，其主要步骤包括：选择索网的材料参数D、几何参数S、拓扑结构、边界节点位置P_fix；设置索网中间自由节点的初始位置P_free；建立在重力作用下的悬链线松弛索网模型；计算索网系统中各索段形态及节点力；对索网各节点合力进行分析；判断任一节点所受合力是否满足要求，如满足，即输出结果；如果不满足，继续设置索网中间自由节点的初始位置P_free；最后输出索网中间自由节点平衡位置。本发明利用非线性有限元方法实现了对松弛状态索网的找形分析，结果与力密度法吻合；并且得到了任一构型松弛索网的刚度信息，可进而分析其动态性能或与其它有限单元(杆、梁、板、壳等)联合建模，进行复杂结构的动力学分析。

主权项

一种基于悬链线单元的松弛索网找形方法，其特征是：包括如下步骤：步骤101：给定松弛索网的材料参数D、几何参数S、松弛索网拓扑关系、边界节点位置P_fix；步骤102：根据边界节点位置P_fix和索段数，通过差分计算，设置索网中间自由节点位置P_free的初始值；步骤103：建立在重力作用下的悬链线松弛索网模型；步骤104：计算索网系统中各索段形态及节点力F′；步骤105：读取步骤101中给定的松弛索网拓扑关系及步骤104得到的各个索段的节点力F′，将具有相同节点号的节点力进行相加，求得节点合力F_合＝[F_x F_y F_z]^Τ，其中F_x为x方向的合力，F_y为y方向的合力，F_z为z方向的合力；步骤106：判断任一自由节点所受合力F_合是否满足平衡条件：F_合＝0，如满足，转到步骤108；如果不满足，转到步骤107；步骤107：根据当前结构自由节点所受合力F_合和松弛索网的刚度矩阵K计算位移调整量{Δu}，更新自由节点位置P_free，转到步骤103；步骤108：输出索网中间自由节点平衡位置。