Cable-Beam复合结构的结构分析方法

文摘

结构分析方法提出了本文对于cable-beam复合结构与大量的电缆元素;它可以提高计算效率和精度。首先,我们使用一个结构划分方法将整个cable-beam结构分为内部cablenet系统和边缘cablenet-beam系统。因为内部cablenet是一个纯cablenet结构形状和拓扑结构,平衡矩阵分析方法用于帮助获得的最佳借口分布均匀度为目标。cablenet-beam边缘系统,获得内心的平衡力量cablenet自命不凡的目标,一个迭代自负损失补偿计算结合非线性有限元方法和平衡矩阵分析方法用于边缘cablenet调整其自负分布,使整个cablenet系统保持其预设的理想形状的影响下梁的变形。因为边缘cablenet-beam系统已经少了很多电缆比整体结构元素,其非线性有限元计算更容易和更快的比整个cable-beam复合结构。为了验证上述方法的有效性,它是用于星载cablenet可部署的天线的示例中,计算结果表明,该方法是可行的。

1。介绍

在工程实践中,cablenets cable-beam复合结构通常是张力系统预定的拓扑和形状。这些cablenet系统的结构分析,旨在获得一组合理的电缆自命不凡,以确保整个cable-beam复合结构有足够的强度和刚度以及理想的形状(1]。

非线性有限元法通常用于分析的结构性质cable-beam复合结构。cable-beam复合结构,严格对形状精度的需求,这种方法通常是结合优化算法或逆迭代法迭代控制节点变形,以减少结构的形状误差,确保一个精确的结构形状。论文(2- - - - - -4]使用非线性有限元法和优化方法来优化cable-beam复合结构的结构参数,通过计算与有线电视元素的横截面区域或自命不凡的目标变量和结构形状精度,他们获得最优电缆自负分布和令人满意的形状精度。论文(5- - - - - -7]分析cable-beam复合结构相结合的形式寻找方法和逆迭代法。因为逆迭代法迭代调整节点位置以满足结构的形状精度的需求,这种综合方法可以确保cablenet系统结构总是理想的形状精度和期望的借口分布。

尽管上述方法可用于分析和设计cable-beam复合结构,结构梁之间的交互系统和cablenet系统不考虑这些方法,而且,对大规模cable-beam复合结构复杂的拓扑元素和大量的电缆,非线性有限元计算的分歧等问题和低效率的优化也难以避免。为了更好地理解和解决这些问题,确保cablenet系统理想的形状精度和自负分布影响下梁的变形,提出了一种划分方法cable-beam复合结构,通过计算子结构以不同的方式,该方法可以有效地、准确地分析和设计复杂的cable-beam复合结构。

在这种方法中,cable-beam复合结构分为两部分,内部cablenet系统和边缘cable-beam系统。内部cablenet系统是由电缆元素位置和拓扑中,这一部分,平衡的矩阵分析方法,可以有效地分析这种类型的cablenet系统[8,9]。另一部分,cable-beam边缘系统,也是一种cable-beam复合结构,但这子结构有很多电缆元素少于原始cable-beam结构。因为平衡矩阵分析方法无法添加影响梁的变形cablenet系统的结构分析,如果仍然使用这种方法来分析边缘cable-beam系统,计算将粗糙和不精确的结果。为了反映梁系统的交互和cablenet系统,平衡矩阵分析方法和非线性有限元法结合本文和各自优势都可以用于更好的分析边缘cable-beam系统获得更准确的结果。

2。Cable-Beam复合结构的划分方法

2.1。除法的基本描述

摘要cable-beam复合结构首先是分为两个部分,然后这两个部分是计算各种最佳方法。这种划分方法的目的是为了大大减少计算成本和提高结果的精度。

意味着cable-beam除法的复合结构如下。首先,把cablenet cable-beam复合体系结构(如图所示1)内部cablenet cable-beam系统和边缘系统,并设置所有关节连接内部和边缘cablenet cablenet固定节点。其次,分析和优化内部cablenet得到最好的借口分布。第三,cable-beam边缘结构只有一个简单的cablenet拓扑与电缆元素少,反复调整cablenet自命不凡的边缘,使它们与内在cablenet自命不凡在这两个部分之间的电缆接头。第四,把最优的自命不凡的内在cablenet和边缘cablenet成原始cable-beam复合结构模型,而这些自命不凡将确保整个结构保持理想的形状精度。因为节点内部的力量cablenet和边缘cablenet连接关节可以确保一个平衡力系,所有电缆自命不凡cable-beam复合结构的稳定,和整个cablenet系统可以保持其理想的结构形状和预设自负分布。

当上述方法用于分析cable-beam复合结构,要求调整的对象只有cablenet边缘系统与多减少电缆元素,以及非线性有限元计算的对象只是简单的边缘cable-beam结构,所以这种方法可以大大减少计算成本。

2.2。划分的原则

基于非线性有限元方程,这里描述的原则划分方法的进一步的理论。

cable-beam复合结构如图1也作为一个例子来说明。更容易编写非线性有限元方程,24固定有线节点内部cablenet被归类为节点集一个,另一个45有线节点被归类为节点集b。cable-beam边缘结构,其24固定有线节点被归类为节点集一个′的四个固定节点梁元素被归类为节点集c,另24梁节点被归类为节点集d。当表示内心cablenet结构S1和S2 cable-beam边缘结构,节点之间的关系在S1和S2和上述节点集可以写成

节点集一个和一个′有相同的节点,因此,对于这两个集合的节点具有相同的位置,他们的协调关系可以写成

符号x,y,z在方程(2)是全球坐标系统节点的三轴值。

通过上面的分类,结构的非线性有限元方程S1和S2的出租车是如下。

首先,假定结构S1在预应力体系的影响 ,和它可以给出结构切线刚度矩阵

然后,非线性有限元方程的结构可以进一步写成S1

在方程(4),和是节点集的节点位移增量一个和b;和不平衡节点集的力量吗一个和b。

考虑自由度(自由度)从固定节点约束,方程(4)可以写成

如果S1能在平衡状态下预应力体系的影响 ,S1的和在这种状态下必须是零。

同样,S2的结构切线刚度矩阵下预应力体系的影响可以写成

因为节点集一个和一个′是由同一位置的节点,象征一个′在方程(6)可以取而代之一个。

结构的非线性有限元方程可以写成S2

在方程(7), , ,和是节点集的节点位移增量一个,c,d。 , ,和不平衡节点集的力量吗一个,c,d。

固定节点,考虑自由度约束方程(7)可以写成

当S2在其平衡状态下预应力体系的影响 ,S2的和在这种状态下都是零。

鉴于上述结构的非线性有限元方程S1和S2,接下来我们需要学习如何使用它们来组成原始cable-beam复合结构的非线性有限元方程,得到调节,可以确保复合结构保持理想cablenet形状的组合过程。

假设S1和S2在平衡状态下预应力系统的影响和 。然后释放节点集的景深一个和一个′这些节点,并加入S1和S2在改革整个cable-beam复合结构。数据2(一个)和2 (b)显示内部cablenet发布的结构和边缘cable-beam结构自由度约束;图2 (c)显示了改革cable-beam复合结构,在这个图的白点是关节需要连接边缘cablenet和内心cablenet在一起。

现在,扩大S1和S2的结构切线刚度矩阵,然后将它们连接在一起,整个结构切线刚度矩阵。S1的结构切线刚度矩阵可以扩大规模,写成 S2的结构切线刚度矩阵也可以写成

一起加入上述两个切线刚度矩阵,得到整个结构的切线刚度矩阵如下:

基于方程(11),整个结构的非线性有限元方程在改革初始时间t₀可以写成

在方程(12),和S1和S2的电缆自命不凡的合力在节点集吗一个。

当添加固定节点的自由度约束和插入初始值 , , , ,和在时间t₀在方程(12),它可以进一步写成

根据方程(13),如果条件可以实现如下:

然后可以得到下面的关系:

在方程(15),和新的改革整体结构的预应力最终平衡状态。

上述推导表明,当方程(14)满意,改革cable-beam复合结构可以在其平衡状态的时间t₀,所以节点的节点集一个,b,d将原来的职位结构S1和S2,和每个电缆的借口也将保持理想值与S1和S2相同。

需要指出的是,当方程(14)不能严格满足,如果有关系 如果每个元素的变形是弹性,最后改革结构平衡状态也有近似方程如下:

这表明,如果节点集的合力一个重新组装后可以约等于0结构S1和S2,改革cable-beam复合结构的最终平衡状态在初始时间几乎可以保持其理想状态吗t₀。

基于上述理论推导,详细计算步骤划分cable-beam复合结构可以如下。首先,内部cablenet结构,增加自由度约束S1和S2之间的连接接头,并计算内在cablenet结构的最佳借口分布状况与预定的拓扑和形状。cable-beam边缘结构,其次,还自由度约束添加到S1和S2之间的连接接头,并反复调整边缘电缆的自负使方程(16)满意。当这两个部分连接在一起,改革cable-beam复合结构将保持其理想状态。

在迭代计算过程中要求调整边缘cable-beam结构方程的非线性有限元计算成本(8)将大大低于整个cable-beam复合结构,和如此自负的成本调整计算基于方程(8)。特别是对于大型cable-beam复合结构复杂的拓扑元素和大量的电缆,上面的划分方法将有更好的计算效率和收敛性。

3所示。借口优化Cablenet

3.1。借口为内在Cablenet优化

分析内部cablenet与预先确定的拓扑中,主要目的是获得一组最优的电缆自命不凡,可以让内心cablenet保持理想的形状。考虑到平衡矩阵分析方法可以有效地分析cablenet结构的平衡状态,其求解过程只是一个平衡力方程的线性计算列表,这里使用这种方法来优化内部cablenet自负的分布。

cablenet结构与预先确定的拓扑中,当电缆元素忽略重力和凹陷,其结构性平衡状态平衡方程可以建立所有无约束节点基于节点力之间的关系,和这些方程也可以写成矩阵如下:

在方程(18),一个是cablenet平衡矩阵,它的行数等于总自由度无约束节点的数量,和它的列数等于电缆元素的总数。 ,这是借口电缆元素的列向量,和N是电缆元素的总数。 ,这是无约束节点的外部负载向量,米是总自由度无约束节点的数量。

假设cablenet结构没有外部负载;当它处于平衡状态,其结构性平衡力方程的无约束节点可以写成

因为没有外部负载,正确的方程(部分19)是零。这意味着,方程(19)是一个齐次线性方程组与平衡矩阵一个作为已知量和自负列向量T是未知数。方程解的形式(19)是依赖系数矩阵的形式一个(10- - - - - -12]。

当cable-beam复合结构复杂的结构和大型电缆元素数量,也有大量的通解的计算系数矩阵一个。因此,为了获得cablenet最好的借口分布,有必要设置这些解决方案和解决方程系数为变量(19)和一个合理的目标函数(9]。

为了使力均匀转移在内部cablenet系统中,要求分布的均匀度为目标函数,建立和优化数学模型的内在cablenet如下。

在上面的公式中,X是借口解系数变量和它的号码是 。目标函数f(X)是偏差的平方的总和之间的电缆自命不凡和他们的平均自负;这个函数可以描述电缆自命不凡的均匀度。是我th有线元素的借口,所有电缆自命不凡的意思,n是电缆的数量的元素。在约束的下限 ;X_U和X_l是变量的上限和下限。

我们需要注意的是,只有在自命不凡已经应用于cablenet结构,可以确定形状和僵化。为了确保cablenet结构有足够的刚度,平均最低要求值cablenet总是考虑到提前获得结构合理的刚度,足以抵抗不良环境负荷的影响像雨雪或振动的损伤。等某些cablenet结构的同时,星载cablenet天线,因为驱动能量限制在空间环境中,天线的马达不能提供太大驱动力cablenet的部署,在这种情况下,这种类型的cablenet结构优化设计通常需要平均最大价值主张满足驱动力的极限。当然,的值 ,X_U,X_l需要根据具体的实际工程条件的基础上。

通过求解上述优化数学模型,一组最佳借口解系数约束条件下,分布,基于他们,最好的主张的内在cablenet终于可以计算。

同时,因为平衡矩阵分析方法是基于线性力法,它忽略了cablenet关系的几何和材料本构模型分析过程中,有必要使用这种方法后,进一步计算所有电缆的原始长度的自负的价值观和材料本构关系。

3.2。迭代自负Calculatiuon Cable-Beam边缘系统的方法

平衡矩阵法可以有效地分析cablenet结构,但是,对于cable-beam边缘系统,如果插入电缆自命不凡平衡矩阵法计算了这种类型的划分结构,它的梁元素会偏离预定的仓位的影响下电缆自命不凡。同时,有线电视元素的内在力量将减少由于梁元素的变形,这将导致刚度降低和形状改变整个cablenet。所以,平衡矩阵法不能确保cable-beam结构预先确定的理想状态。

为了合理地结合cablenet的力平衡方程(14)与cablenet形状调整的影响下梁元素的变形,使整个cable-beam复合结构预先确定的理想形状,甚至自负分布,我们将加入平衡迭代矩阵法和非线性有限元法分析边缘cable-beam结构。

具体办法如下。首先,使用平衡矩阵法来求解方程(14)计算合理借口值边缘cablenet理想形状的状态;然后把这些值作为初始自命不凡到边缘cable-beam结构进行非线性有限元分析。接下来,计算边缘cablenet自负损失引起的梁的变形和补偿他们边缘cablenet自命大约恢复到其初始值,这可以确保cablenet有其预定的刚度。然后,更新cablenet边缘的形状根据梁的变形,又解决方程(14)来计算初始边缘cablenet要求值。最后,重复自负损失补偿和初始自命不凡更新边缘cablenet利用非线性有限元方法和平衡矩阵法,分别,直到迭代收敛性需求得到满足。

为了更好地描述了迭代计算方法中,我们使用一个简单的二维cable-beam结构如图3作为一个例子来降低问题的复杂性。黑色圆形外框架如图3复合结构的梁,点G固定节点,点C和点吗D有线节点有恒定的职位要求。因为这两个节点不能偏离预先确定的位置,它们之间的电缆CD被划分为内在cablenet,和其他电缆交流,公元前DE, DF cablenets内在cablenet和梁之间的所有优势。为了突出边缘cablenet的调整功能,所有边缘电缆由弹簧形状图3。当应用于cablenet自命不凡,整个cable-beam结构发生变形,cablenet将偏离预先确定的形状。在这种情况下,通过调整边缘电缆的自命不凡(实际上,边缘电缆的长度),内部cablenet可以恢复到理想的形状。

基于上述研究方法,迭代调整计算边缘cable-beam结构可以归结为五个计算步骤。

这个迭代分析方法的第一步是计算的最佳借口分布边缘cablenet条件的理想形状的状态。

如图4cablenet边缘,所有关节连接电缆边缘元素和梁元素设置为固定节点,和所有关节连接边缘与内部有线电视电缆元素元素设置为无约束节点。然后边cablenet平衡力方程的所有无约束节点预先确定的位置可以确定:

在方程(21),是边缘cablenet平衡矩阵,它的行数等于总自由度cablenet边缘无约束的节点数量,和它的列数等于边缘电缆元素的总数。是借口边缘电缆元素的列向量。是合成自负向量内cablenet与内在cablenet边缘有线节点连接。

如果方程的通解系数(21)大于1,也需要计算边缘cablenet最好的借口分布通过使用优化方法。这个过程内在cablenet的优化过程是一样的,所以它不会再次详细描述。

第二步是计算预应力损失的边缘电缆的影响下梁的变形。

当设置边缘cablenet初始自命不凡的自命不凡,第一步计算并将其插入到边缘cable-beam结构进行非线性有限元分析,梁的边缘cable-beam结构变形的影响下边缘有线自命不凡,电缆,同时,边缘的自命不凡将削弱梁变形(如图5)。在这种情况下,方程(14)将成为假因为边缘电缆自命不凡的改变。为了使方程(14)再次感到满意,这是需要反复调整边缘电缆自命不凡的影响下梁变形,使边缘电缆主张回归内心cablenet连接关节的平衡力量。

边缘cablenet自负的调整计算,反向自负叠加法用于第二步和第三步补偿边缘cablenet自负损失,使边缘电缆自命恢复到其初始值计算的第一步。具体方法是先塞边电缆自命不凡平衡矩阵分析方法计算了cable-beam边缘结构的非线性有限元模型,进行非线性有限元分析。在上述计算和通过方程(22),有线电视元素的边缘自负损失梁变形的影响下。

在方程(22),计算边缘电缆自命不凡的第一步,是边缘电缆自命不凡非线性有限元方法计算了吗我th迭代调整步骤是边缘电缆的自负损失我迭代调整步骤。

第三步是使边缘电缆自命不凡回到预定的水平通过迭代自负损失补偿计算。

在这个步骤中,首先,需要判断遇到了预设对融合精度的需求。如果答案是肯定的,边缘电缆自命不凡非线性有限元法计算了被认为是大约一样的预定值;然后计算可以进一步去第四步。如果答案是否定的,它需要电缆自负损失补偿优势基于方程(23),并设置+随着新的边缘电缆自命不凡的初始值,然后返回第二步进行非线性有限元分析。

在方程(23),是边缘电缆自命不凡的初始值我th迭代步骤计算自负损失补偿计算。在整个迭代计算,初始值设置的预置边缘电缆自命不凡的第一步。

当预定的自命不凡应用于cable-beam复合结构,电缆拉力会引起梁的变形,而且,与此同时,自命不凡的cablenet将减少,从而导致cablenet放松和失真。在本例中,我们使用边缘cablenet自负损失补偿方法使内心cablenet恢复其预定的形状和刚度。因为调整边缘cablenet自负实际上是通过改变边缘电缆的长度,自负损失赔偿边缘cablenet,实际上,缩短或调整边缘电缆,使内部cablenet重新固定,恢复到原来的形状与预先确定的要求,确保足够的刚度对整个复合结构。

然而,很难获得边缘电缆数量只有通过一个计算步骤的合理调整。因此,我们使用一组反向补偿方法+随着新的边缘cablenet最初的借口,重复这个过程迭代计算最佳边缘cablenet的自命不凡。的价值在这一步中用于检查是否cablenet的自命不凡又回归到预定的水平。当足够小以满足收敛要求,我们可以说cablenets的自命不凡在这一步已经达到预定的水平,和cable-beam复合结构已经预定的刚度。

第四步是更新cablenet边缘的形状根据梁的变形,判断是否cablenet新的边缘形状可调。如果答案是肯定的,边缘电缆主张应该重新计算基于内在cablenet自命不凡的条件与优势cablenet新的形状。

上面的迭代计算可以使边缘电缆自命不凡回到预定的水平,但是,此时此刻,在边梁元素cable-beam结构也变形的影响下电缆自命不凡,也和梁的变形将导致cablenet边缘的形状改变。所以,在这种情况下,边缘计算电缆自命不凡通过第三步不能最终成为内在cablenet连接关节的平衡力量。

为了解决这个问题,有必要更新cablenet边缘的形状根据梁的变形,计算边缘电缆与内在cablenet自命不凡,可以匹配。

在第三步迭代非线性有限元计算后,边缘cablenet的新形状可以获得基于位置的变化关节连接梁元素cablenet边缘。接下来,边缘cablenet平衡矩阵方程(21)可进一步写成 。

如果矩阵的秩不等于方程的秩的增广矩阵方程(21)没有解决方案,在这种情况下,边缘不能内cablenet电缆自命不凡的平衡力量,和调整计算边缘cablenet必须停止并退出。如果矩阵的秩等于方程的秩的增广矩阵方程(21)会有解决方案,其次,是需要进一步判断方法的积极或消极的解决方案是基于在纸13]。如果所有的解决方案都是积极的,这意味着所有的电缆可以张力的元素和边缘cablenet可调。别的,不能一切积极的解决方案;这意味着一些边缘电缆将被压缩或松散,边缘cablenet是不可调节的在这种情况下。

如果边缘cablenet是不能调节的,调整计算边缘cablenet应该辞职,和方程(16在这种情况下)被认为是满意的。别的,如果边缘cablenet可调,为了使边缘电缆自命不凡计算边缘cablenet的新形状更接近原来的最佳值,最小二乘法(13这里使用)来解决方程(21)获得一组新的边缘电缆自命不凡 ,最接近它的预设自负 。在上面的计算中,方程(24)可以进一步用于计算的差别之间的和边缘电缆自命不凡在以前的迭代步骤。

在方程(24),边缘cablenet预设的自命不凡的区别是计算的吗我th迭代步骤中,是边缘cablenet预设自命不凡的计算我th迭代步骤,是边缘cablenet预设自命不凡的计算我1日迭代步骤。

第五步是判断边缘cablenet是否满足要求分布。

在这一步中,需要判断有足够的收敛精度。是否满足收敛精度的要求,迭代完成后,此时此刻,它认为在当前迭代步骤中获得的边缘电缆自命不凡可以确保一个稳定的匹配梁的变形和cablenet的形状。其他的,如果不能满足收敛精度要求,将边缘cablenet自负的初始值,并计算需要跳到第二步重新开始下一个迭代周期。

图6下面是计算流程图分析cable-beam复合结构基于上述迭代步骤。

一般来说,非线性有限元方法可以用来分析cable-beam复合结构,但原油电缆自命不凡会导致较大的节点残余部队在非线性有限元迭代方程,这将使计算效率低,甚至nonconvergence。平衡矩阵分析方法可以用来获得理想cablenet自命不凡;当堵塞这些自命不凡cablenet的非线性有限元模型,节点剩余部队等于0,所以这种方法可以保证计算效率高的复杂cablenet结构非线性有限元计算。然而,平衡矩阵分析方法不能处理复合结构由cablenet和梁。

本节中的迭代法结合非线性有限元法与平衡矩阵分析方法,提出了创新的计算步骤获得最好的电缆自命不凡,可以确保预定的形状和刚度为cable-beam复合结构。该方法弥补了缺陷的非线性有限元法和平衡矩阵分析方法,及其迭代计算不仅能够分析结构,包括cablenet和梁也能够有更高的计算效率。

4所示。一个例子

一种星载可部署的天线由10米cablenet系统反射器和折叠梁选择作为一个例子。它的整体结构和划分结构如图7和8。cable-beam复合结构的分析是旨在使天线cablenet反射器保持理想的预设形状和自负分布加载天线的部署和要求。

天线的内心cablenet系统如图8(一个)由170年的439个电缆电缆节点和元素,及其边缘cablenet系统如图8 (d)由132年的222个电缆电缆节点和元素。针对cablenet系统的结构对称,内部cablenet系统和边缘cablenet系统可以进一步分为12组数据所示一样8 (b)和8 (e)。

对于复杂的cablenet结构,方程(19系数)会有很多借口解决方案。因为太多的系数会使优化效率低,我们应该简化平衡矩阵一个根据cablenet结构轴向对称系数数量减少解决方案。

内部cablenet图6基于其结构轴向对称,它可分为12组(如图一样6)。为每个组,借口电缆轴向对称位置相同的元素的值是相等的。

内部cablenet划分成子组后,方程(19)可以写成 在哪里E是借口转换矩阵,它的行号是电缆元素的总数,和它的列号是电缆元素分组内cablenets的数量。电缆T′自负列向量的元素分组内cablenet。B是简化结构平衡矩阵,它的行号的节点的自由度的数量,和它的列号是电缆元素分组内cablenets的数量。

因为维矩阵B远小于矩阵一个,要求解系数的数量将减少很多,可以让自负的解决方案优化系数更加容易。

分组内cablenet系统,只有27个独立的电缆自命不凡。在使用平衡矩阵分析方法,分组内cablenet结构的平衡矩阵有330行,列,27日和10系数要求的解决方案。然后分组内cablenet优化数学模型的建立与这10个系数变量。在条件下≥15 N和≥30 N,上述优化数学模型分别解决了采用广义简约梯度法(14]。当上限的变量X_U变量设置为1000,下限吗X_l设置为−1000和变量的初始值都设置为100;最优内cablenets的借口分布如图9。

基于计算最优自命不凡的内在cablenet,平衡矩阵的分组边缘cablenet可以进一步建立。平衡矩阵分析的结果表明,有12个独立的边缘电缆自命不凡和4系数要求的解决方案。这四个系数设置为变量,计算分组边缘cablenet条件的优化数学模型≥15 N和≥30 N。当上限的变量X_U变量设置为1000,下限吗X_l设置为−1000,变量的初始值都设置为100,最优边缘电缆的借口分布获得如图吗10。

接下来,迭代自负损失赔偿的计算方法提出了用于上述边缘cable-beam复合天线结构如图8使天线的cablenet反射器保持理想的预设形状的影响下梁的变形。以圆形天线结构的碳纤维管外径上设置为10米,墙厚度设置为1毫米,弹性模量设置为2.35 e11 N / m²。所有电缆在天线结构圆形芳纶纤维绳索直径设置为1毫米和弹性模量设置为1.24 e11 N / m²。

把最佳借口值条件≥15 N的边缘cable-beam结构迭代计算,收敛精度设置为0.05 N,边缘的均方根值电缆要求差异会聚集在255年后迭代步骤。然后,设置内部电缆自命不凡与最优值的条件≥15 N,分别在条件最优边缘电缆自命不凡≥15 N和迭代边缘电缆自负结果到天线的结构模型。非线性有限元计算后,节点位移均方根误差内cablenet 0.1463毫米和0.05706毫米,最大节点位移是0.2530毫米和0.09454毫米,在这两种不同的情况下,内部电缆自负的均方根值差异是1.1564 N和0.04530 N,这些值边缘cablenet 2.9778 N和0.1059 N。

另外需要指出的是,当初始优化电缆自命不凡把天线的结构模型进行非线性有限元计算,这些非线性计算收敛缓慢,因为有太多的电缆cablenet系统中的元素。但当电缆自命不凡从上面获得迭代补偿计算投入相同的天线模型,这些非线性有限元计算可以收敛更快。这表明迭代自负的结果可以让节点不平衡力接近0和缩短时间非线性计算需要,这个计算属性也验证迭代方法的效率和有效性。

上面的迭代计算后,更新cablenet边缘的形状位置变化边缘cablenet和梁之间的连接节点。然后,使用该方法在文献[13]分析边缘cablenet新的平衡力方程;其结果显示这些方程有通用的解决方案,他们可以是积极的。此外,最小二乘法是用于计算新的边缘电缆的自命不凡,以确保解决方案最接近原始值前梁的变形。结果表明,均方根值的差别和边缘电缆去年迭代步骤0.1374 N的自命不凡。因为收敛精度设置为0.05 N和均方根值大于0.05 N,它需要继续运行上面的迭代自负损失赔偿的计算步骤。

迭代计算收敛后另一个形状更新步骤,最后cablenet边缘的自命不凡的均方根值是0.03721 N,并且,在这种情况下,很明显,有一个稳定的匹配天线的形状和cablenets内力分布。在这个聚集状态,最后节点位移的均方根误差的内在cablenet是0.04142毫米,0.07242毫米,最大节点位移和均方根值差异的内在cablenet和边缘cablenet预设自命不凡,这些值平衡状态分别是0.04075和0.1862 N。

接下来,增加梁元素的外直径20毫米,再上面的迭代计算。这一次,计算收敛后边缘cablenet形状更新步骤。节点位移的结果内cablenet和电缆自负错误在整个迭代过程如表所示1。在这个表中,“预设自命不凡”表示结果计算条件与预设自命不凡了

≥15 N到天线的模型中,“第一个迭代步骤”表示结果计算条件将第一个迭代得到的自命不凡自负损失补偿计算天线的模型,和“第二个迭代步骤”表示结果计算条件将自命不凡第二迭代计算后得到的边缘cablenet更新到天线的形状模型。

最后,在条件梁的外直径等于20毫米,内部的平均自负cablenet和边缘cablenet大于或等于30 N,迭代自负损失补偿算法再次运行。在这种情况下,计算两个边缘cablenet形状更新步骤后收敛;节点位移的结果内cablenet和电缆自负错误在整个迭代过程如表所示2。

上述三个迭代计算的结果表明,尽管星载天线部署在这个例子中是一个复杂的cable-beam复合结构与大量的电缆元素,当边缘cablenet的自命不凡迭代计算的自负损失补偿算法放到天线的结构模型进行非线性有限元分析,天线的内心cablenet可以恢复到其预设的理想形状,,同时,计算效率和收敛性大大改善了天线的非线性有限元计算的。所有这些表明,本文提出的方法是有效的和有效的复杂cable-beam复合结构的非线性分析。

5。结论

本文分析复杂cable-beam复合结构,首先分为内在cablenet系统和边缘cable-beam系统;然后迭代计算方法结合平衡矩阵分析方法和非线性有限元方法进行有效的分析。

这个迭代计算方法用于星载可部署的天线的例子。根据计算结果,可以获得四个结论如下。(1)这个例子的计算结果显示了迭代自负损失赔偿的计算方法提出了能使复杂cable-beam复合结构的cablenet系统保持其预设的理想形状与自负加载条件。(2)从cable-beam复合结构内cablenet系统划分,平衡矩阵分析方法有效地计算它的理想借口分布。其他边缘cable-beam系统、非线性有限元法和平衡矩阵分析方法结合在一起用于迭代的计算,因为边缘cable-beam系统只是一个简单的结构元素,只有少量的电缆等常见问题收敛困难和长时间计算在非线性有限元计算复杂cable-beam复合结构不会发生。通过与特殊方法处理特殊情况,整个计算效率在很大程度上改善。此外,由于迭代自负损失补偿计算边缘cablenet系统包括影响梁的变形,当边缘电缆自负结果放入整个cable-beam复合结构模型进行非线性有限元计算,节点不平衡力将接近于零,这也将使非线性有限元计算对整个cable-beam复合结构更容易收敛。(3)实例的结果表明,当梁的外直径增加,位移cablenet错误系统将减少。在这种情况下,边缘cable-beam系统的迭代自负损失赔偿的计算只需要更少的迭代步骤,使天线的cablenet系统返回其预设的理想形状,因此这表明增加梁元素的刚度在一定程度上可以使迭代主张损失赔偿的计算更容易收敛。(4)cablenet边缘系统上设计,它需要使边缘cablenet有足够的借口解决方案系数和一个适当的电缆拓扑以确保边缘cablenet平衡力方程(21)所有积极主张解下梁变形的影响,这也将有利于边缘cablenet的迭代补偿计算。

此外,需要注意的是,为了突出边缘cablenet的重要性在迭代计算方法中,其预设自命不凡独立解决。但实际上有许多其他方法来计算边缘cablenet的理想抱负;例如,如果使用平衡矩阵分析方法计算整个cablenet自负分布、边缘cablenet的借口可以直接获得在整个cablenet根据其地位。显然,这种方法是整个自负计算过程更有效率。

数据可用性

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的利益冲突

作者没有利益冲突的声明。

确认

金融支持西安Fanyi大学研究小组基金(XFU17KYTDC01)感激地承认。

引用

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