摘要：目的:本文选取一大型肋环人字型索穹顶结构模型为试验对象进行主动控制试验研究,验证主动控制方法应用于索杆张力结构的可行性。创新点:1.提出通过改变索杆张力结构的形状来提高结构承载性能的方法,并基于非线性力法提出索杆张力结构形状控制和内力控制的计算模型。2.设计具有长度可调拉索单元的肋环人字型索穹顶模型进行主动控制试验研究,并将结构响应的试验结果与理论计算结果进行对比。方法:1.以结构形状和杆件内力为控制目标建立求解主动单元调控量的计算模型,编制计算程序进行主动单元调控量的计算;2.通过对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,考察结构主动调控过程和主动控制过程的结构响应情况。结论:1.基于非线性力法推导索杆张力结构的结构响应计算公式,推导结果可应用于结构主动控制的计算中;2.对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,结果表明利用本文提出的理论方法得到的控制方案可达到所设定的结构控制目;3.试验值与理论计算值数据吻合良好,验证本文理论计算模型的正确性和应用于实际结构的可行性。

摘要：目的:大型钢筒仓结构在正常装卸料过程中极易发生各种失稳破坏。本文旨在分析多种长细比的大型钢筒仓结构在散料荷载作用下的屈曲性能,为结构的稳定设计提供理论依据及技术支持。创新点:1.提出散料荷载作用下大型钢筒仓结构屈曲分析的4种典型工况:轴对称卸料荷载工况、小偏心卸料荷载工况、大偏心卸料荷载工况和大偏心装料荷载工况;2.建立了适用于不同屈曲分析类型的多种数值模型,研究了结构的稳定性能,并分析了各种非线性、初始几何缺陷、仓壁厚度的分布和基底嵌固刚度等对结构稳定性能的影响。方法:1.根据不同工况下散料荷载分布的特点和屈曲分析类型的差异,通过非线性有限元方法,研究结构在四种散料荷载工况下的稳定性能;2.通过研究结构在各种非线性屈曲分析下的荷载-位移全过程响应,确定结构的屈曲临界荷载和结构的稳定承载力;3.比较各种荷载工况下结构的屈曲临界荷载、屈曲模态及仓壁厚度分布特点,分析结构用钢量指标的变化。结论:1.非线性屈曲分析的荷载-位移曲线是高度非线性的,不同长细比钢筒仓的屈曲平衡路径之间有较大差异。2.钢筒仓结构的屈曲延性随长细比的减小而显著增大。3.材料非线性对结构的稳定性极为不利;几何非线性和初始几何缺陷对结构稳定性能的影响与结构的长细比密切相关。4.壁厚的分布对钢筒仓的稳定承载力和屈曲模态影响很大;设计时应考虑仓壁壁厚的不同组合形式,并确定使结构取得最大稳定承载力的仓壁最优分布形式。5.装料或卸料过程中的偏心使结构的储存效率(容耗比指标)显著降低。

摘要：目的:针对预张力索杆体系,将构件刚度与体系判定相结合,提出分布式静不定和分布式动不定的计算方法,使体系分析从"系统"层面向"构件"层面延伸。创新点:1.推导出具有广泛适应性的分布式静不定公式,并证明与原有方法的内在关系。2.首次提出分布式动不定数学公式。3.给出分布式不定数的物理意义及潜在的应用。方法:该方法在平衡矩阵理论基础上,采用奇异值分解法分别求解相互正交的两类单元变形量和两类节点外荷载模态;在排除整体刚体位移模态后,利用该正交性,求解分布式静不定和动不定。结论:1.该方法能克服已有方法中的奇异性问题,具有普遍性,可适用于动定及动不定结构。2.作为结构双对称性的代表,分布式静不定数可被用作一个简单而有效的分组准则;该准则能提高二次奇异值找力法(DSVD)的效率并能为设计师提供更多的初始预应力设计可能性。3.揭示分布式静不定与结构重要性及结构敏感性间的关系。4.分布式动不定数可被用作节点可动性的一个基本指标。

摘要：压力传感器仍然面临着将高灵敏度与宽检测范围相结合的挑战.基于此,我们设计了一种拉-压转换(TC)结构,并将其与变刚度策略相结合来制造压力传感器件.该结构能够将二维可拉伸材料的传感性能转换为三维可压缩设备的传感性能.传感和机械性能可以使用模拟和理论计算进行设计.斜面结构能够在24.3 N范围内提供线性传感.变刚度设计策略使传感器能够以高灵敏度(3.5 N^(-1))感知较小载荷,并具有宽的检测范围(0.002–24.300 N,扩展范围82.6 N).此外,该传感结构可以在水下环境中稳定工作.这种使用二维可拉伸应变传感器作为传感单元来开发压缩传感装置的设计策略将为未来提供新的思路.

摘要：Intelligent structures like zero Poisson’s ratio(ZPR)cellular structures have been widely applied to the engineering fields such as morphing wings in recent decades,owing to their outstanding characteristics including light weight and low effective modulus. In-plane and out-of-plane mechanical properties of ZPR cellular structures are investigated in this paper. A theoretical method for calculating in-plane tensile modulus,in-plane shear modulus and out-of-plane bending modulus of ZPR cellular structures is proposed,and the impacts of the unit cell geometrical configurations on in-plane tensile modulus,in-plane shear modulus and out-of-plane bending modulus are studied systematically based on finite element(FE)simulation. Experimental tests validate the feasibility and effectiveness of the theoretical and FE analysis. And the results show that the in-plane and out-of-plane mechanical properties of ZPR cellular structures can be manipulated by designing cell geometrical parameters.