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圖書詳情
對稱可展結構—形態(tài)、展開過程及應用研究

圖書頁數：270頁

開本：16開

出版日期：2015年11月

圖書書號：9787564160395

出版社：東南大學出版社

作者：陳耀 馮健

版次：1/1

印張：17.75

字數：432千字

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上架時間：2015-10-21

圖書點擊數：3334
價格：￥61元
 

相關介紹

內 容 提 要

本書系統(tǒng)論述了對稱可展結構的形態(tài)、展開過程與應用。具體內容包括：基于能量原理和群集理論，得到了對稱動不定體系穩(wěn)定的必要條件；提出了對稱體系可動的充分條件，建立了結構可動性的判別準則；研究了多因素對結構形態(tài)的影響，歸納了機構位移、自應力模態(tài)在多因素影響下的對稱性及其規(guī)律；建立了求解整體自應力模態(tài)的對稱法，并引入蟻群算法，分別提出了靜不定結構初始預應力優(yōu)化方法、新型靜不定動不定結構的找形與優(yōu)化方法；建立了對稱群數據庫，開發(fā)了群集理論工具箱；完善了非線性預測-修正算法，跟蹤分析了復雜過約束體系的展開過程；分別給出了用于求解運動奇異點的自適應步長法和對稱平衡荷載法；給出了規(guī)避運動奇異的有效方法，提出并制作了多桿同步連接節(jié)點；設計并制作了多種新型對稱可展機構單元，并探討了新機構單元的潛在應用前景及實現(xiàn)方式。
本書可供土木工程、航空航天工程、力學等專業(yè)的教師和在讀學生（高年級本科生、碩士研究生、博士研究生）使用，也可供相關領域的工程技術人員提高創(chuàng)新設計能力之用。 
                   
目 錄

1緒論/ 1
1.1可展結構的發(fā)展簡史/ 1
1.2對稱可展結構的特征和分類/ 5
1.2.1剪式鉸結構/ 5
1.2.2可開合屋蓋結構/ 6
1.2.3剛性折紙結構/ 8
1.2.4閉合環(huán)形過約束體系/ 8
1.2.5可展索桿體系/ 9
1.2.6攀達穹頂/ 11
1.2.7其他對稱可展結構/ 11
1.3基于群集理論的對稱學方法/ 11
1.4可展結構的國內外研究現(xiàn)狀/ 13
1.4.1可展結構形態(tài)研究現(xiàn)狀/ 13
1.4.2可展結構展開過程研究現(xiàn)狀/ 14
1.4.3可展結構應用研究現(xiàn)狀/ 15
1.5需要進一步研究完善的問題/ 17
1.6本書主要研究工作/ 18
1.6.1研究動機與出發(fā)點/ 18
1.6.2主要研究內容/ 18

2動不定體系平衡態(tài)的穩(wěn)定性研究/ 21
2.1結構穩(wěn)定性的基本描述/ 23
2.2乘積力準則的適用性/ 24
2.2.1乘積力準則/ 24
2.2.2穩(wěn)定的必要非充分條件/ 25
2.2.3適用范圍/ 26
2.3切線剛度矩陣正定性分析/ 28
2.3.1矩陣的特征值分解/ 28
2.3.2群集理論及其矩陣表示/ 28
2.3.3對稱型剛度矩陣/ 30
2.4動不定體系穩(wěn)定性分析算例/ 31
2.4.1C2v對稱索桿體系/ 31
2.4.2C2v對稱自平衡桿系/ 33
2.4.3C6v對稱索網結構/ 34
2.4.4C12v對稱Levy索穹頂/ 36
2.4.5Ih對稱桿系/ 38
2.5對稱型動不定體系穩(wěn)定的必要條件/ 40
2.5.1必要性證明/ 40
2.5.2算例驗證/ 43
2.6本章小結/ 45

3對稱體系可動性的統(tǒng)一判別準則/ 47
3.1對稱體系可動性條件/ 48
3.2相對自由度的對稱屬性約簡/ 48
3.2.1桿系結構/ 48
3.2.2過約束體系/ 50
3.3機構位移模態(tài)與自應力模態(tài)的對稱性/ 51
3.3.1不含有相同階對稱性/ 51
3.3.2含有相同階對稱性/ 52
3.4位移協(xié)調矩陣/ 54
3.4.1桿單元/ 54
3.4.2滑移副單元/ 54
3.4.3角度約束單元/ 55
3.4.4常規(guī)連桿單元/ 56
3.4.5廣義的兩端銷接單元/ 58
3.5對稱體系可動性判定分析/ 59
3.5.1基本判別流程/ 59
3.5.2自平衡桿系/ 60
3.5.3C2nv對稱桿系結構/ 62
3.5.4斜放四角錐對稱桿系/ 64
3.5.5Oh對稱過約束體系/ 65
3.5.6閉合過約束體系/ 69
3.6本章小結/ 75

4多種因素對結構形態(tài)的影響/ 76
4.1節(jié)點坐標的影響/ 76
4.1.1相同對稱屬性下的節(jié)點坐標變化/ 77
4.1.2節(jié)點幾何位置偏差/ 81
4.2荷載作用的影響/ 83
4.2.1基本思路/ 83
4.2.2荷載作用下三維對稱桿系可動性分析/ 84
4.2.3荷載作用下二維高對稱開合結構可動性分析/ 87
4.3幾何拓撲方式的影響/ 90
4.3.1基本思路/ 90
4.3.2二維對稱桿系撤除桿件后的可動性分析/ 91
4.3.3凱威特型對稱桿系撤除桿件后的可動性分析/ 93
4.4邊界約束情況的影響/ 96
4.4.1對稱桿系釋放自由度分析/ 97
4.4.2高對稱桿系約束自由度分析/ 99
4.5本章小結/ 100

5結構形態(tài)問題的優(yōu)化研究/ 102
5.1前言/ 102
5.2結構整體自應力模態(tài)的求解/ 102
5.2.1基本概念/ 103
5.2.2由全對稱子空間求解整體自應力模態(tài)/ 105
5.2.3算例分析/ 106
5.2.4可行性與計算效率/ 112
5.3基于蟻群算法的結構穩(wěn)定性判別及初始預應力優(yōu)化/ 113
5.3.1數學模型/ 113
5.3.2蟻群算法簡介/ 116
5.3.3優(yōu)化方法的關鍵與執(zhí)行流程/ 118
5.3.4算例分析/ 120
5.3.5算例小結/ 124
5.4基于蟻群算法的結構找形分析與優(yōu)化/ 125
5.4.1數學模型/ 125
5.4.2算法的關鍵技術/ 126
5.4.3算例分析/ 128
5.4.4算例小結/ 133
5.5本章小結/ 134

6廣義逆的高效求解與對稱屬性的自動識別/ 136
6.1MoorePenrose廣義逆/ 137
6.1.1廣義逆的定義/ 137
6.1.2廣義逆的基本性質/ 137
6.1.3廣義逆在可展結構中的應用/ 138
6.2廣義逆求解方法/ 141
6.2.1高斯消去法/ 141
6.2.2Cholesky分解法/ 141
6.2.3奇異值分解法/ 142
6.2.4列主元QR分解法/ 143
6.2.5計算精度與效率比較/ 143
6.3對稱法求解矩陣的廣義逆/ 146
6.3.1對稱坐標系的建立/ 146
6.3.2分塊矩陣的獨立求解/ 147
6.3.3執(zhí)行步驟與流程/ 148
6.4結構對稱屬性的自動識別/ 149
6.4.1現(xiàn)有對稱識別技術/ 150
6.4.2對稱操作與對稱群/ 151
6.4.3自動識別算法流程/ 154
6.4.4算例分析/ 156
6.5對稱體系相關矩陣的廣義逆求解/ 158
6.5.1D3對稱張拉整體結構/ 158
6.5.2Cnv對稱弦支穹頂/ 160
6.5.3Cnv對稱桿系結構/ 162
6.6本章小結/ 164

7對稱可展結構展開過程分析/ 166
7.1非線性預測修正算法/ 167
7.2位移協(xié)調路徑跟蹤分析中的關鍵技術/ 168
7.2.1控制步長/ 168
7.2.2運動方向/ 16８
7.2.3修正的NewtonRaphson迭代法/ 169
7.2.4節(jié)點坐標及其局部坐標系的更新/ 169
7.2.5展開過程中非相鄰構件間的最小距離/ 1６９
7.3剛性折紙型可展結構的折疊行為研究/ 17２
7.3.1四折型基本單元/ 173
7.3.2二維折疊體系/ 17５
7.3.3三維柱狀結構/ 177
7.3.4徑向可展屋面/ 1７８
7.4基于剪式單元的對稱過約束體系展開過程分析/ 183
7.4.1剪式單元基本類型/ 183
7.4.2C2v對稱平動剪式鉸結構/ 184
7.4.3基于極線剪式單元的Cv對稱可展圓弧拱結構/ 186
7.4.4對稱可開合屋蓋結構/ 188
7.5多面體對稱型過約束體系展開過程分析/ 193
7.5.1Hoberman可變球結構/ 194
7.5.2半球面屋蓋結構/ 196
7.6本章小結/ 199

8可展結構奇異性與運動分岔/ 200
8.1運動奇異點的判別與精確求解/ 200
8.1.1自適應步長法/ 201
8.1.2對稱平衡荷載法/ 202
8.1.3兩種方法的分析與比較/ 203
8.2分岔路徑的跟蹤/ 206
8.2.1奇異構形的機構位移模態(tài)及其對稱性/ 206
8.2.2對稱群及其子對稱群/ 207
8.2.3正十二面體對稱過約束體系的分岔構形/ 208
8.3對稱桿系機構的運動分岔研究/ 210
8.3.1四連桿機構/ 210
8.3.2C3v對稱桿系/ 211
8.3.3C6v對稱桿系/ 213
8.4高對稱過約束體系的運動分岔研究/ 217
8.4.1C8v對稱可開合屋蓋/ 217
8.4.2正四面體對稱可展體系/ 221
8.5本章小結/ 223

9運動奇異的規(guī)避與同步節(jié)點設計/ 224
9.1共節(jié)點單元的運動奇異/ 224
9.2規(guī)避奇異的方法/ 226
9.2.1合理規(guī)劃路徑/ 226
9.2.2額外添加約束/ 228
9.3多桿同步連接節(jié)點的應用/ 231
9.3.1可行解的分布/ 231
9.3.2C4v對稱可展結構的驗證/ 232
9.3.3大型對稱可展結構的組裝/ 233
9.4本章小結/ 235

10高對稱可展機構單元設計/ 237
10.1閉合環(huán)形對稱可展機構單元/ 237
10.1.1幾何構形/ 237
10.1.2機構運動特性/ 238
10.2棱柱型對稱可展機構單元/ 242
10.2.1幾何構形/ 242
10.2.2機構運動特性/ 243
10.3高階對稱可展機構單元/ 245
10.3.1幾何構成特點/ 245
10.3.2正四面體對稱可展機構單元/ 245
10.3.3正六面體對稱可展機構單元/ 247
10.3.4正十二面體對稱可展機構單元/ 249
10.4本章小結/ 251

11結論與展望/ 252
11.1主要結論/ 252
11.2研究展望/ 257

參考文獻/ 258
 

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