1、結構工程作為一門古老的學科發(fā)展到今天,隨著社會的進步與學科的交叉,出現(xiàn)了各種各樣以滿足不同使用功能的結構形式和體系.在天文上,大射電望遠鏡需要實時可變的大型反射面,其支撐結構為大跨度預應力索網(wǎng).本文的主要目的是建立時變索網(wǎng)的概念,研究時變索網(wǎng)的形狀控制理論,最后針對大射電望遠鏡反射面索網(wǎng)結構應用中的一些關鍵問題進行分析研究.本文綜合分析當前柔性結構體系找形分析方法,解決時變索網(wǎng)基準態(tài)形狀確定問題.對時變索網(wǎng)基準態(tài)進行第一類形狀確定分析,

2、提出了逆迭代法的基本原理并將其應用于索體系.本文借助桿系結構基本理論,得到了時變索網(wǎng)形狀轉變線性控制方法.預應力結構在一定的外荷載形式下表現(xiàn)出較強的非線性.但對于不考慮外荷載,僅通過改變索段伸長來控制節(jié)點位移的預應力索體系,由于其不會激活體系機構位移,再加上索段伸長改變較小,可采用線性分析的方式進行分析計算.本文基于動不定靜不定桿件體系的矩陣分析理論,借助優(yōu)化方法系統(tǒng)的提出了桿(索)體系的線性位移控制方法.本文基于能量原理提出了時變索網(wǎng)

3、非線性位移的控制方法.推導出索網(wǎng)變形后平衡方程,再結合節(jié)點位移與桿件應變的非線性關系得到桿件伸長與節(jié)點位移的非線性等式約束,借助優(yōu)化方法提出了桿(索)體系的非線性位移控制方法.本文結合FAST(Five-hundred meter Aperture Spherical Telescope的簡稱,即500m口徑球面望遠鏡)反射面支承結構的特點,對FAST全球面預應力張拉索網(wǎng)體系結構,在保證反射面索網(wǎng)結構安全性和FAST工作精度的條件下,提

4、出了實時擬合工作拋物面的方法,優(yōu)化計算合理的結構系統(tǒng)及預應力體系.由于FAST全球面索網(wǎng)反射面實時可變,需確定其基準態(tài),采用逆迭代法進行形狀確定;反射面在工作時需形成工作態(tài)拋物面,采用支座位移進行擬合控制.本文采用頻域分析方法,計算了FAST全球面索網(wǎng)風振反應.本文還對FAST反射面網(wǎng)格鋁板進行了非線性分析.首先采用薄板非線性分析的近似方法--能量變分法給出正三角形薄板非線性變形近似解并與有限元分析比較,然后采用理論分析與參數(shù)分析綜合的