044] 計算得到索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移為：
[0045]
[0046] 其中，化為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移，G；；為索桿結(jié)構(gòu)的初 始態(tài)目標幾何位形，GBk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)幾何位形；
[0047] 步驟4:判i
是否成立，若是，則WcAk-i作為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的 初始應(yīng)變;若否，則繼續(xù)重復步驟3;其中，δ為設(shè)定的位形誤差控制閥值。
[0048] 其中，所述步驟1在具體實現(xiàn)時，在在確定索桿初始應(yīng)變時，在已知索桿結(jié)構(gòu)的初 始態(tài)目標幾何位形(?的條件下，假定索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài)幾何位形GA與初始態(tài)目標幾何位 形巧^完全一致，采用初始態(tài)目標幾何位形(?建立數(shù)值計算模型（即有巧,=(7")，并對索桿 結(jié)構(gòu)施加一組預設(shè)給定的初始應(yīng)變ε A 0，經(jīng)過第一次有限元計算，可W得到索桿結(jié)構(gòu)初始態(tài) 幾何位形GbiW及初始態(tài)節(jié)點的位移化，，它們之間的關(guān)系可W用下式表示：
[0049]
[0050] 所述步驟2在具體實現(xiàn)時，已知索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài)幾何位形GA下索桿單元長度為 Lo、第一次有限元計算后的初始態(tài)幾何位形Gbi下索桿單元長度為^，建立第一次有限元計 算后初始態(tài)下，索桿單元長度的改變量與索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)初始應(yīng)變改變量的關(guān)系，第一次 有限元計算后索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變?yōu)椋?br>[0化1 ]
[0052] 所述步驟3在具體實現(xiàn)時，重復上述步驟1及步驟2即進行多次有限元計算，得到索 桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后該索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變?yōu)椋?br>[0化3]
[0054] 其中，k表示有限元計算的次數(shù)，EAk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后零狀態(tài)的初始 應(yīng)變；EAk-i為索桿結(jié)構(gòu)第K-1次有限元計算后零狀態(tài)的初始應(yīng)變，Lo為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)下索 桿單元長度，Lk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)下索桿單元長度。
[0055] 同時，計算得到索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移為：
[0化6]
[0057]其中，化為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移，G;為索桿結(jié)構(gòu)的初 始態(tài)目標幾何位形，GBk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)幾何位形。
[005引需要說明的是，在上述有限元計算過程中，可W只選定特定的索桿單元進行初始 應(yīng)變有限元計算，w便實現(xiàn)對特定索、桿單元的張拉控制。
[0059] 所述步驟4在具體實現(xiàn)時，所述索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移 化與索桿單元長度改變量Lk-Lo對應(yīng)關(guān)系為：
[0060]
[0061] 對于上述迭代過程需要設(shè)置判斷迭代終止條件進，本發(fā)明迭代終止的判斷條件采 用計算值同目標值之差的1-范數(shù)來控制，即作為設(shè)定的位形誤差控制閥值，如下式：
[0062]
[0063] 即當索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移小于闊值δ，可認為控制索 桿結(jié)構(gòu)的初始態(tài)節(jié)點位移接近零。運樣可WWeAk-i作為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變，從而 得到所求的索桿張拉預應(yīng)力控制值EA。
[0064] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變確定方法在假定零狀態(tài)幾何位形Ga與 初始態(tài)目標幾何位形Gw-致的前提下，通過節(jié)點位移變化調(diào)整索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng) 變，經(jīng)過多次有限元計算實現(xiàn)索桿結(jié)構(gòu)初始態(tài)下索網(wǎng)節(jié)點位移接近零，從而求解零狀態(tài)下 的索桿結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)變EA。
[0065] 本發(fā)明索桿張力結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變分布確定方法為目標位形初始應(yīng)變補償法，其利用 索桿長度改變量同節(jié)點位移之間的幾何對應(yīng)關(guān)系，采用簡潔直觀的方式改變索桿單元零狀 態(tài)的初始應(yīng)變，從而求得滿足特定位形要求的索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變。本發(fā)明方法可 W控制初始態(tài)節(jié)點位移接近零，在后續(xù)荷載工況分析中，無需扣除初始態(tài)的位移，可直觀得 到結(jié)構(gòu)荷載態(tài)的位移變化量。同時，本發(fā)明在目標位形不變的前提下，可W只調(diào)整特定索桿 的初始應(yīng)變，便于模擬施工或后續(xù)工況中對特定索桿的張拉，從而使求解目標更明確，分析 過程更直觀、簡潔、高效。
[0066] 綜上，本發(fā)明將索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài)幾何位形設(shè)定為初始態(tài)目標幾何位形，通過位 形變化構(gòu)造初始應(yīng)變迭代格式，計算得到索桿張力結(jié)構(gòu)零狀態(tài)下的初始應(yīng)變，同時確保零 狀態(tài)時索桿結(jié)構(gòu)各個節(jié)點位置與初始態(tài)目標位形一致，有利于直觀分析得到結(jié)構(gòu)荷載態(tài)的 位移變化量。同時，本發(fā)明便于模擬施工或后續(xù)工況中對特定索桿的張拉，從而使求解目標 更明確，分析過程更直觀、簡潔、高效。
[0067] 運里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例 中。運里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，W及用其它組件、 材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可W對運里所披露的實施例進 行其它變形和改變。
【主權(quán)項】
1. 一種索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 步驟1:將索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài)幾何位形設(shè)定為其目標初始態(tài)幾何位形，經(jīng)過第一次有限 元計算得到索桿結(jié)構(gòu)的初始態(tài)節(jié)點的位移為： Ul ~Ga ~(t I > 其中，山為索桿結(jié)構(gòu)第一次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移，Ga為索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài) 幾何位形，為索桿結(jié)構(gòu)的初始態(tài)目標幾何位形，GB1*索桿結(jié)構(gòu)第一次有限元計算后的初 始態(tài)幾何位形； 步驟2:建立索桿結(jié)構(gòu)第一次有限元計算后初始態(tài)下索桿節(jié)點坐標、單元長度與零狀態(tài) 索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變之間的關(guān)系，得到第一次有限元計算后索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變：其中，εΑ〇為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)預設(shè)的初始應(yīng)變；εΑ1為索桿結(jié)構(gòu)第一次有限元計算后零狀 態(tài)的初始應(yīng)變，Lo為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)下索桿單元長度為索桿結(jié)構(gòu)第一次有限元計算后的 初始態(tài)下索桿單元長度； 步驟3:重復步驟1及步驟2,計算得到索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后初始態(tài)的初始應(yīng)變 為：^0' 其中，k表示有限元計算的次數(shù)，eAk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后零狀態(tài)的初始應(yīng)變； εκ為索桿結(jié)構(gòu)第K-1次有限元計算后零狀態(tài)的初始應(yīng)變，Lo為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)下索桿單元 長度，Lk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)下索桿單元長度； 計算得到索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移為： U,=Gm-G；； 其中，Uk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移，(?為索桿結(jié)構(gòu)的初始態(tài) 目標幾何位形，GBk為索桿結(jié)構(gòu)第K次有限元計算后的初始態(tài)幾何位形；步驟4:判斷 |(^| = |Κ-是否成立，若是，則以￡Ak-1作為索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變;若否，則 繼續(xù)重復步驟3;其中，δ為設(shè)定的位形誤差控制閥值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變確定方法，其特征在于，所述索桿結(jié)構(gòu)第Κ 次有限元計算后的初始態(tài)節(jié)點的位移Uk與索桿單元長度改變量L k-L〇對應(yīng)關(guān)系為：3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變確定方法，其特征在于，所述δ為與GBk之 差的1-范數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種索桿結(jié)構(gòu)初始應(yīng)變確定方法，包括以下步驟：步驟1：將索桿結(jié)構(gòu)的零狀態(tài)幾何位形設(shè)定為初始態(tài)目標幾何位形，經(jīng)第一次有限元計算得到索桿結(jié)構(gòu)的初始態(tài)節(jié)點位移；步驟2：調(diào)整索桿結(jié)構(gòu)第一次計算后零狀態(tài)的初始應(yīng)變；步驟3：得到索桿結(jié)構(gòu)第k次有限元計算后初始態(tài)的節(jié)點位移、單元長度并迭代調(diào)整索桿結(jié)構(gòu)第k次有限元計算后的零狀態(tài)初始應(yīng)變；步驟4：判斷初始態(tài)是否成立，若是，則初始態(tài)幾何位形達到目標要求，即第k-1次有限元計算后得到索桿結(jié)構(gòu)零狀態(tài)的初始應(yīng)變滿足要求。本發(fā)明可直觀分析得到結(jié)構(gòu)荷載態(tài)的位移變化量，并可以實現(xiàn)對特定索桿的初始應(yīng)變進行調(diào)節(jié)，使求解目標更明確，分析過程更直觀、簡潔、高效。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105631169
【申請?zhí)枴緾N201610218928
【發(fā)明人】劉傳佳, 朱忠義, 張琳, 王哲, 劉飛, 王毅, 梁宸宇, 李華峰, 崔建華, 徐金蓓, 陳一
【申請人】北京市建筑設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年4月8日