FAST反射面索网支承结构多点地震输入反应分析

地震传播至结构场地时会存在空间上的变化,考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜(FAST)反射面索网支承结构,对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型,模拟了338个模拟点处的地震动,采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件,对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明:地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响,有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下,受地震空间变化性的影响,主索94.08%的应力增加,应力平均增加了87.04%,下拉索43.51%的应力增加,平均增加了21.88%,三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa,均小于FAST用索的抗拉强度标准值;FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。     

FAST主动反射面支承结构总体方案研究

针对国家重大科学工程500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面的工作特点,提出了整体索网与背架结构共同支承反射面的结构方案,对四边形及多种三角形球面索网网格划分方式进行分析和比较,确定了短程线型网格为优选划分方式;以反射面拟合精度及系统控制最易为综合目标,确定了球面索网的网格尺寸及背架结构最优半径等;对单根控制下拉索和3根控制下拉索两种方案从主动反射面的变位功能、索网结构的力学性能等方面进行了详细对比,确定了采用下端设置促动器的单根控制下拉索,实现反射面基准态的成型和工作态的变位。     

FAST反射面支承结构整体索网方案研究

采用整体索网作为大射电望远镜(FAST)反射面的支承结构,通过对四边形、凯威特型和短程线型三种整体索网方案的研究、对比,认为短程线型网格是一种合理的较优方案;分别对提出的刚性、半刚性和柔性三种子结构方案进行分析研究,论证该刚性方案的可行性,初步论证半刚性方案的可行性,同时对柔性方案提出改进建议。     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析．本文基于文献提出的四节点等参曲线索单元模型理论．进行索网的初始形态分析和静力分析．编制相应的计算程序进行了实例计算．并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比．证明了该理论的正确性和适用性．为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据．     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题--索网结构的初始形态分析和受力分析,本文基于文献[1]提出的四节点等参曲线索单元模型理论,进行索网的初始形态分析和静力分析,编制相应的计算程序进行了实例计算,并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比,证明了该理论的正确性和适用性,为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据.     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析,本文基于文献[1]提出的四节点等参曲线索单元模型理论,进行索网的初始形态分析和静力分析,编制相应的计算程序进行了实例计算,并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比,证明了该理论的正确性和适用性,为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据。     

长期主动变位下FAST索网支承结构疲劳寿命分析

研究分析了500m口径射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST）反射面索网支承结构的疲劳性能。模拟FAST主动变位工作模式（长时巡天观测和随机独立观测）,计算30年设计基准期内连续工作运行的次数需求,分析FAST索网支承结构变位工作的随机疲劳应力历程,并基于简单抽样技术,对全寿命疲劳应力历程进行简化,采用实时雨流计数法进行分解;基于S-N试验曲线和Smith等效疲劳寿命极限应力线图,采用Miner线性损伤累积准则分析各索的疲劳寿命。以所有单索疲劳寿命的最小值作为整体结构疲劳寿命,多次模拟计算,统计分析保证率为99.9%的结构疲劳寿命,并合理选取安全系数2.0考虑疲劳寿命变异性影响。分析结果表明,在设计基准期内,结构疲劳寿命满足安全要求,结构疲劳危险区域主要分布在索网中心区域。     

超大索网结构建造创新技术研究——国家天文台FAST项目应用

国家天文台FAST索网结构是整个体系的支承和角度调整机构,在工作阶段一直处于变幅、不等应力水平的往复荷载作用,拉索的应力松弛、变形,疲劳都会对整个FAST结构产生影响,拉索索力重新分配并导致反射面形态发生变化,都会影响FAST整体稳定性。尤其在建成之后的数年时间内,其变化情况更为显著。因此,国家天文台项目对索网建造提出了非常高的技术要求。根据索网建造苛刻的技术标准,研发出500MPa超高应力幅拉索,并采用新工艺制造高精度拉索和节点盘。现场提出"1/5旋转对称、大跨度索网高空散拼"的施工工艺,成功完成索网安装工作     

FAST整体索网局部2米模型试验研究

针对FA ST张拉整体索网结构进行局部2米模型试验研究.对试验用索逐一测定弹性模量,探讨并验证了索网初张拉成形和调节方法的有效性以及索网变位过程中节点形式对索网-子结构间协调工作性能的影响.综合试验与理论结果,对FA ST 30米模型的建造提出了有益的建议.     

FAST 30 m模型整体索网结构试验研究

对500m巨型射电望远镜(FAST)的30m模型反射面整体索网支承结构从初始预应力态的形态确定、工作态的模拟及荷载态分析等角度对索网结构进行详细的性能研究与优化设计;为满足望远镜对反射面成形高精度的特殊要求,对模型反射面整体索网支承结构的加工、制作及安装采取一系列的保证措施,同时利用有限元数手段采用逆向分析法对索网结构张拉方案进行优化,并对成形全过程进行数值模拟,指导实际的成形过程;对最终试验结果进行分析,表明采用整体索网结构作为反射面的支承结构是切实可行的,其成形精度可以达到望远镜的功能要求,同时也证明本文所采取的初始形态分析方法、成形全过程模拟方法及成形方案是正确的,所采取的保证结构精度的系列措施是有效的.     

FAST30米模型整体索网张拉方案的研究

介绍了大射电望远镜(FAST)30m模型主动反射面支承结构——整体索网结构,根据现场条件提出了三种可行的施工方案,并利用ANSYS的生死单元技术模拟索网张拉过程.通过分析、对比确定了最优方案,并以此指导了实际施工,为FAST500m原型的建造积累了经验.     

巨型射电望远镜(FAST)反射面支承结构参数敏感性分析

研究分析500m口径球冠状巨型射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)反射面支承结构参数敏感性问题。首先对目前所有敏感性分析方法进行综述,详细探讨基于回归和相关的参数全局敏感性分析方法,由于大规模结构输入参数(成千甚至上万)仍然是限制目前所有敏感性分析方法应用的瓶颈,提出具体预处理措施,在满足精度的基础上又使得计算变得可行。基于改进后的方法,科学合理地设定参数概率分布,系统地分析FAST反射面支承结构参数对其使用性能指标——反射面形状拟合精度RMS和安全性能指标——索网最大应力的敏感性问题,并统计分析、比较不同类型参数的总敏感性影响,结果指出,在所有结构参数中,索截面面积的不确定性对结构影响最大,其对RMS不确定性的相对贡献率占到了59%,为FAST反射面结构参数优化设计、施工质量的控制等提供有价值的信息,是指导FAST建造的参考依据。     

灾害雪荷载作用下FAST背架结构方案研究

背架结构是FAST(500m口径球面射电望远镜)反射面支承结构的重要组成部分,其性能直接影响到FAST的工作精度、经济性乃至项目的可行性.针对2008年我国南方地区发生严重雪灾的实际情况,对单层、单层弦支、双层、局部双层四种形式的FAST背架结构重新进行了参数优化,最后从结构自重、刚度、施工难易程度等方面对四种结构形式进行了综合性能的比较.     

中国航海博物馆曲面幕墙单层索网结构张拉施工模拟分析

对中国航海博物馆曲面幕墙单层索网结构进行了张拉施工模拟分析,采用合适的分级张拉方案,最终实现了以初始状态为基础、以终态找形结果为目标的过程模拟。介绍了初始状态的确定方法,在其基础上,采用3种张拉方案进行施工模拟分析,介绍了施工模拟的步骤和具体实现方法,对3种方案进行综合比较,推荐采用横竖索混合张拉方案,以确保张拉精度。     

支承在弹性边界上的双曲面单层索网玻璃幕墙设计与施工

中国航海博物馆中央帆体结构为新型杂交结构,其最大亮点是位于东西帆体之间的双曲面单层索网幕墙.作为世界上首例支承在弹性边界上的双曲面单层索网玻璃幕墙,其设计与施工无先例可循,存在极大的技术风险.围绕双曲面单层索网玻璃幕墙的设计与施工,本文系统介绍了结构初始形态的确定、使用状态下的结构安全度分析、风洞试验研究、关键节点构造研究、张拉成型过程模拟、施工关键步骤等一系列问题,对同类结构的设计与施工具有借鉴价值.     

矮塔斜拉桥成桥状态优化分析

以预应力混凝土矮塔斜拉桥为对象,基于影响矩阵方法进行了成桥状态优化分析,讨论了索力对于成桥结构内力分布的影响,研究结果表明,索力对于小跨度的矮塔斜拉桥主梁弯矩等内力分布影响较大,在大桥建设过程中应该充分考虑,以保证大桥运营的安全性和耐久性。     

基于初始平衡态的索段折线模型

模拟索段的折线模型,假定索线重以集中力形式作用于内节点上,用多折线模拟初始平衡态下的索段,其建模的直接参数为折线数和初始几何（内节点坐标）。以索的基本平衡微分方程和平衡条件为基础,建立了满足既定计算精度的折线数估计公式,提出折线数与拉索线重以及水平跨度和索端直线距离的开方成正比,与初始水平分力以及允许误差的开方成反比;根据索力或无应力索长的已知条件,提出了确定初始平衡态下初始几何的数值迭代方法。算例验证了索段在低应力和大垂度条件下折线数估计公式的合理性,在经过较少次数迭代计算后,所得到的初始几何满足索力和索线重的平衡条件。