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绳索松弛和断裂对张拉整体网架结构承载变形的影响研究

张拉整体结构,断裂,松弛,有限元模拟

张拉整体结构中构件的损失对其非线性行为有着显著影响。本文采用共旋有限元方法研究了两种（classical和clustered）张拉整体网架结构中绳索松弛和断裂对结构整体变形的影响。推导了连续跨绕滑轮组的长绳单元切线刚度矩阵。在考虑弹塑性变形的基础上，对绳索的断裂行为进行了数值模拟。通过一个简单的算例验证了所提出的有限元方法的正确性，并将其应用于复杂张拉整体网架结构的力学分析。数值模拟结果表明，连续长绳在分担外部荷载方面发挥着重要作用；包含连续长绳的张拉整体网架结构与传统网架结构相比，整体变形更加均匀。另一方面，在传统张拉整体网架结构中观察到由局部机制模式引起的整体变形回弹性。这一发现对基于张拉整体结构的超材料和能量收集装置的设计具有一定的参考价值。