折疊網格結構的幾何構成及其力學性能研究.pdf

1、折疊結構是20世紀六十年代發(fā)展起來的一種新型空間結構，該結構用時展開、不用時可折疊收起。折疊結構由于折疊后體積小、展開方便，而日益受到重視，并逐漸應用于建筑和航天領域。但在建筑領域的工程應用在國內還很少見，有必要展開相關研究。本文所研究的折疊網格（包括折疊網架、網殼）結構是建筑領域里比較常見的折疊結構形式，多用于臨時性或半永久性建筑。
　　折疊結構設計包括折展過程的幾何設計和展開定位后的受荷分析兩部分，其中幾何設計是結構設計的基礎

2、。為此，本文首先對折疊網格結構的幾何構成進行了研究。幾何設計的主要內容，對于外加鎖式折疊結構（本文研究），是保證結構（此時實質上為機構）能夠自由折展。通過對折疊結構的基本單元——三剪桿剪鉸單元的幾何性質進行研究，推導了多種剪鉸單元的幾何性質以及保證結構折展性能的幾何限制條件，并將具體的剪鉸單元運用到折疊網架、網殼結構中去。在ANSYS里對幾種具體的折疊網架、網殼的折展過程進行了動態(tài)模擬，論證了其可展性。
　　折疊結構展開成形后的力

3、學性能也是本文研究的主要內容。通過大量算例分析，總結了網格高度、網格尺寸大小變化對結構力學性能的影響規(guī)律。由于剪式鉸單元的特性，折疊網格結構主要依靠桿件的彎曲應力來抵抗外荷載彎矩，致使結構的剛度較差。借鑒普通網架、網殼的受力機理，對各種形式折疊網架、網殼加上弦桿或下弦桿或同時加上下弦桿，分析它們對結構力學性能的影響規(guī)律，通過分析比較，對各種結構提出合理的改進方案，以運用到工程實際。
　　本文最后總結了折疊結構的各種節(jié)點形式，分析它