预应力全索系整体张拉结构设计研究

预应力全索系整体张拉结构是具有“内部没有压杆的全索系拉杆海洋”特点的结构体系,该结构体系结构稳定承载力和变形性能是工程设计的关键。为研究全索系整体张拉结构的弹塑性发展规律,进行了基于材料非线性和几何非线性的结构承载全过程分析,得到典型单元荷载-应力、关键节点荷载-竖向位移全过程曲线。分析结果表明：建议全索系整体张拉结构索构件在弹性阶段的应力比应小于0.40,内环索竖向变形应小于悬挑跨度的1/40~1/50。全索系整体张拉结构的屈服荷载系数及延性性能高于有钢压杆的预应力钢结构体系;增大预应力度是改善谷索排雪水功能的有效措施之一。     

张拉整体结构--新型的空间结构体系

张拉整体结构是一种近年来发展起来的新型的大跨度空间结构体系。本文对张拉整体结构的概念进行了总结，并提出了较准确的定义。此外，还介绍了张拉整体结构的发展状况。     

张拉整体结构静力性能的参数分析

应用非线性有限元理论,对预应力态和荷载态的张拉整体结构进行了分析。将结构离散为空间索和杆单元,考虑单元的几何非线性,建立了近20个模型,分别就两种工况进行了大量计算。研究了几何外形、预应力、跨度、矢跨比等参数对结构非线性的影响程度,并把线性与非线性结果进行了比较,得出了有益的结论,为结构的动力分析奠定了基础。     

张力集成体系

本文通过对国内外张力集成体系研究成果的归纳和总结，介绍了张力集成体系的概念，总结了张力集成体系的发展历史，讨论了张力集成体系的定义；介绍了索穹顶结构和平板型张力集成体系（索网架）的发展；根据张力集成体系的性状研究了张力结构的一般特点及其给结构概念所带来的影响。     

膜建筑的起源、发展与展望

主要介绍了膜建筑的起源、发展,总结了膜建筑的主要特点,展望了膜建筑的未来。     

Design and control of compliant tensegrity robots through simulation and hardware validation

To better understand the role of tensegrity structures in biological systems and their application to robotics, the Dynamic Tensegrity Robotics Lab at NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, USA, has developed and validated two software environments for the analysis, simulation and design of tensegrity robots. These tools, along with new control methodologies and the modular hardware components developed to validate them, are presented as a system for the design of actuated tensegrity structures. As evidenced from their appearance in many biological systems, tensegrity (‘tensile–integrity’) structures have unique physical properties that make them ideal for interaction with uncertain environments. Yet, these characteristics make design and control of bioinspired tensegrity robots extremely challenging. This work presents the progress our tools have made in tackling the design and control challenges of spherical tensegrity structures. We focus on this shape since it lends itself to rolling locomotion. The results of our analyses include multiple novel control approaches for mobility and terrain interaction of spherical tensegrity structures that have been tested in simulation. A hardware prototype of a spherical six-bar tensegrity, the Reservoir Compliant Tensegrity Robot, is used to empirically validate the accuracy of simulation.     

具有外环桁架的肋环型索穹顶初始预应力分布快速计算法

目的研究具有外环桁架的肋环型索穹顶的构件布置和特点,提出确定初始预应力分布的快速计算法.方法考虑到该结构是一种轴对称结构,将结构简化为半榀平面桁架,采用节点平衡理论进行分析.结果提出了确定初始预应力分布的快速计算法,得到了不设和设有内拉环的具有外环桁架的肋环型索穹顶预应力杆初始内力的计算公式,并将对特定参数的该种结构的计算结果与非线性有限元分析结果进行了对比.结论具有外环桁架的肋环型索穹顶结构是有发展前景的新型结构,内部建筑空间利用率高,外圈索的初始内力明显减小.快速计算法可方便地确定该类结构的初始预应力分布,为设计和力学性能分析提供基础.     

基于张拉整体结构思想的索桁结构艺术

1962年巴克明斯特.富勒提出张拉整体结构思想,为之后钢结构的设计创新与蓬勃发展奠定了思想基础.钢结构建筑在中国具有广阔的发展前景,然而,在中国以建筑师的设计思维对钢结构结构及构件艺术进行研究的课题甚少.本文即是从建筑师的设计视角、从张拉整体结构思想引领的新型构件设计这一重要分支入手,通过对钢结构的新型结构及构件设计进行分析,总结出创新构件及结构新形式;探讨了与之对应的结构及构件的艺术表达性与视觉感受性;最后从结构力流塑形、构件创新运用与建筑设计理念三方面对建筑实例进行了分析评论.     

基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统

连续型机器人因其具有柔顺大变形、灵巧运动等特点,已成为未来提升机器人安全性和交互性的发展趋势,而数字孪生是实现机器人-环境-人之间共融共存的重要技术保障.本文以张拉整体连续型柔性臂为研究对象,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,让张拉整体柔性臂在虚拟空间和实际物理空间中得以深度融合.搭建数据通讯架构实现数据实时传输和驱动,以提升柔性臂与人的协同工作效率,并可在复杂的环境中通过碰撞检测反馈实现动态避障.进一步,开发了一款基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统,并通过虚实双向操控验证了所建系统的有效性,为机器人远程智能监测与控制提供了参考.     

基于两杆三索张拉整体结构的可变径柔性步行轮设计

为发挥轮式机器人移动速度快和腿式机器人机动性能强的优势,提出一种可实现轮式和腿式切换的新型张拉变径步行轮。通过对两杆三索平面张拉整体结构中拉压构件的等效替换,提出了一种新型张拉整体结构。在此基础上,给出了张拉变径步行轮的基本单元结构、单元连接方法和最优轮毂数。为克服由于自由度多导致刚性差的缺点,给出了张拉变径步行轮自由度约束的方法和弹性构件等效集成方式,从而使得张拉变径步行轮装配简单、运动平稳以及可负载支撑。结合最小势能原理对张拉变径步行轮张拉单元进行运动学分析,得到了张拉变径步行轮的结构参数和展收比。通过实验,对张拉变径步行轮各项功能的可实现性进行了验证。