蔡建國所著的《網格式可展結構體系與分析》系統(tǒng)論述了網格式可展結構的體系設計、運動過程和受力性能。具體內容包括：結合螺旋互易定理，證明了多種成角度剪式單元的可動性，其組成連桿機構的自由度為體系約束方程Jacobian矩陣的零向量空間數(shù)量；討論了四連桿機構運動過程數(shù)值模擬中的運動奇異點問題，采用坐標轉換矩陣法對連桿機構的連續(xù)運動進行模擬計算，在結構的分歧點引入高階方程來求解結構體系下一步可能的運動路徑；從能量的角度出發(fā)，利用Lagrange乘子法將約束條件添加到目標函數(shù)中，并應用梯度法進行優(yōu)化，從而得到考慮約束條件索桿張力結構的形狀；提出多種可開啟式屋蓋結構、索桿式折疊網格結構和折疊索穹頂結構方案，并對其受力性能進行了深入的研究。
《網格式可展結構體系與分析》可作為結構工程專業(yè)的教師、研究生和高年級本科生使用，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。
1 緒論
1.1 可展結構的概念
1.2 國內外研究現(xiàn)狀與分析
1.2.1 可展結構的歷史
1.2.2 可展結構理論研究
1.2.3 單元構架式可展結構
1.2.4 折疊網格結構
1.2.5 索桿式可展結構
1.2.6 可展張拉整體結構
1.3 本書的結構安排
2 成角度剪式單元及其連桿機構的可動性分析
2.1 幾何學方法
2.1.1 徑向可動的幾何條件
2.1.2 剪式單元的運動軌跡分析
2.2 螺旋互易定理簡介
2.2.1 運動和約束的螺旋描述
2.2.2螺旋互易定理
2.3 剪式單元的可動性判斷
2.3.1 Hoberman單元
2.3.2 GAE1單元以及非交叉剪式單元
2.3.3 GAE2單元
2.4 基于體系約束Jacobian矩陣的自由度分析方法
2.4.1 剛性約束條件
2.4.2 鉸接節(jié)點約束條件
2.4.3 成角度剪式單元約束條件
2.4.4 邊界約束條件
2.4.5 系統(tǒng)約束方程
2.4.6 計算流程
2.5 基于成角度剪式單元平面連桿機構的自由度分析
2.5.1 Hoberman連桿機構
2.5.2 You和Pellegrino等腰三角形連桿機構
2.5.3 You和Pellegrino相似三角形連桿機構
2.5.4 非交叉單元連桿機構
2.6 基于平行四邊形法則的平面連桿機構
2.7 本章小結
3 連桿機構運動過程中運動奇異點分析
3.1 基于螺旋互易定理的運動奇異點判斷
3.1.1 平面四連桿機構的可動性
3.1.2 運動奇異點判斷
3.2 矩陣分析法
3.2.1 運動學描述
3.2.2 閉環(huán)連桿機構
3.3 一階分析
3.3.1 預測步
3.3.2 修正步
3.3.3 計算結果
3.4 二階分析
3.4.1 理論推導
3.4.2 計算結果
3.5 本章小結
4 徑向可開啟屋蓋結構的運動過程研究
4.1 二維體系的運動特性
4.1.1 幾何分析
4.1.2 運動界線
4.2 三維體系的幾何分析
4.3 受力性能分析
4.3.1 基本模型
4.3.2 計算結果
4.4 運動過程分析
4.4.1 基本模型的運動過程分析
4.4.2 初始缺陷的影響
4.4.3 矢跨比的影響
4.5 具有固定支座體系的幾何設計
4.6 本章小結
5 徑向展開式索撐網殼結構受力性能研究
5.1 基本模型
5.1.1 幾何構形
5.1.2 索撐網殼單元的基本力學特性
5.1.3 有限元模型
5.2 靜力特性分析
5.2.1 索撐網殼與普通網殼的靜力特性分析
5.2.2 矢跨比對結構靜力特性的影響
5.2.3 鋼桿件截面對結構靜力特性的影響
5.2.4 索截面對結構靜力特性的影響
5.2.5 索初始預應力對結構靜力特性的影響
5.3 結構參數(shù)對彈塑性極限承載能力的影響
5.3.1 矢跨比對彈塑性極限承載能力的影響
5.3.2 鋼桿件截面對彈塑性極限承載能力的影響
5.3.3 索截面對彈塑性極限承載能力的影響
5.3.4 索初始預應力對彈塑性極限承載能力的影響
5.4 索撐網殼的缺陷穩(wěn)定性分析
5.4.1 缺陷模式對彈塑性極限承載能力的影響
5.4.2 缺陷大小對彈塑性極限承載能力的影響
5.5 本章小結
6 折疊網架結構的受力性能及其運動過程研究
6.1 幾何設計
6.1.1 平面四連桿機構
6.1.2 折疊網架結構
6.2 折疊網架結構受力性能分析
6.2.1 計算模型
6.2.2 折疊網架結構的極限承載力分析
6.3 初始缺陷對結構極限承載力的影響
6.4 折疊網架結構的運動過程分析
6.4.1 理想結構的運動過程分析
6.4.2 有初始缺陷結構的運動過程分析
6.4.3 初始缺陷大小對折疊網架折疊完成時最大應力的影響
6.5 本章小結
7 基于剪式單元網殼結構的運動過程及其承載能力分析
7.1 體系介紹
7.2 基本模型
7.3 柱面索拉網殼施工過程分析
7.4 結構參數(shù)對柱面索拉網殼施工過程影響
7.4.1 矢跨比對柱面索拉網殼施工過程影響
7.4.2 鋼桿件截面對柱面索拉網殼施工過程影響
7.4.3 單元網格長寬比對柱面索拉網殼施工過程影響
7.4.4 外擴跨度對柱面索拉網殼施工過程影響
7.5 柱面索拉網殼彈塑性極限承載能力分析
7.6 結構參數(shù)對結構極限承載能力的影響
7.6.1 矢跨比對結構極限承載能力的影響
7.6.2 鋼桿構件截面對結構極限承載能力的影響
7.6.3 索截面對結構極限承載能力的影響
7.6.4 索初始預應力對結構極限承載能力的影響
7.6.5 單元網格長寬比對結構極限承載力的影響
7.6.6 外擴跨度對結構極限承載力的影響
7.7 其他材料對結構施工過程的影響
7.8 本章小結
8 索桿張力結構的初始預應力水平設計
8.1 基本理論
8.1.1 平衡矩陣
8.1.2 結構穩(wěn)定性分析
8.1.3 初始預應力的確定
8.2 算例分析
8.2.1 平面索桿結構
8.2.2 張拉整體結構
8.2.3 空間索桿結構
8.3 本章小結
9 考慮約束條件的索桿張力結構找形研究
9.1 能量法
9.1.1 理論基礎
9.1.2 力密度法的缺點
9.1.3 能量法
9.2 計算流程
9.3 算例
9.3.1 平面索桿結構
9.3.2 索穹頂結構
9.3.3 空間索桁結構
9.4 本章小結
10 索桿式折疊帳篷結構的受力性能研究
10.1 基本力學特性
10.1.1 幾何分析
10.1.2 初始預應力水平
10.1.3 最短壓桿長度
10.1.4 最大承載能力
10.2 有限元分析
10.2.1 基本模型
10.2.2 靜力性能分析
10.2.3 特征值屈曲分析
10.2.4 非線性屈曲分析
10.2.5 初始缺陷的影響
10.3 參數(shù)分析
10.3.1 矢跨比的影響
10.3.2 豎向壓桿長度的影響
10.3.3 初始預應力水平的影響
10.4 本章小結
11 索桿式折疊網架結構的理論分析與試驗研究
11.1 基于CP單元折疊網架的幾何分析
11.1.1 基本單元及其初始預應力水平
11.1.2 折疊體系
11.1.3 折疊展開方式
11.2 基于CP單元折疊網架的節(jié)點設計和模型制作
11.2.1節(jié)點設計
11.2.2模型制作
11.3 基于CP單元折疊網架的受力性能分析
11.3.1 靜力性能分析
11.3.2 自應力水平對結構靜力性能的影響
11.3.3 溫度變化對結構靜力性能的影響
11.3.4 拉索破斷對結構靜力性能的影響
11.4 基于DP單元折疊網架的幾何分析
11.4.1 基本單元
11.4.2 折疊體系
11.4.3 折疊展開方式
11.5 基于DP單元折疊網架的節(jié)點設計和模型制作
11.5.1 節(jié)點設計
11.5.2 模型制作
11.6 基于DP單元折疊網架受力性能分析
11.6.1 靜力性能分析
11.6.2 自應力水平對結構靜力性能的影響
11.6.3 溫度變化對結構靜力性能的影響
11.6.4 拉索破斷對結構靜力性能的影響
11.7 本章小結
12 折疊索穹頂?shù)膸缀渭捌漕A應力水平分布研究
12.1 幾何分析
12.1.1 折疊索穹頂
12.1.2 徑向可開啟式索穹頂
12.2 預應力分布的確定
12.2.1 數(shù)學模型
12.2.2 算例
12.3 考慮壓桿初彎曲的張拉整體結構受力性能分析
12.3.1 基本模型
12.3.2 解析法
12.3.3 分析結果
12.3.4 有限元驗證
12.4 本章小結
13 基于2V型索桿單元折疊結構的受力性能研究
13.1 幾何分析
13.1.1 基于拉索方式的折疊模型
13.1.2 基于壓桿方式的折疊模型
13.1.3 改進后的折疊模型
13.2 受力性能分析
13.2.1 基本模型
13.2.2 拉索滑移的考慮
13.2.3 計算結果
13.3 溫度變化對結構靜力性能的影響
13.4 拉索斷裂對結構靜力性能的影響
13.5 本章小結
參考文獻
書單推薦
