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索網(wǎng)張拉體系在施加張力之前屬柔性體，對其施加預(yù)張力之后能否得到滿足預(yù)定工作性能要求的形狀和剛度是一個工程中需要解決的主要問題，只有當(dāng)索網(wǎng)張拉體系的性能指標(biāo)能夠滿足指定要求時，其才能在地面或太空正常工作。對此，通過優(yōu)化設(shè)計來合理給定索網(wǎng)張拉體系的結(jié)構(gòu)參數(shù)是解決上述問題最為有效的方法。
本文所研究的索網(wǎng)張拉體系是一種常見的具有反雙曲形狀的索網(wǎng)體系，該索網(wǎng)體系南上弦索、下弦索和16根中間縱向索組成。其在施加預(yù)張力后可以得到美觀的造型，且在一定范圍內(nèi)還可以具有一定的承重作用。該索網(wǎng)體系與常見的剛性體不同，它在未施加預(yù)張力前屬于柔性體系，具有小變形、大位移的特點——當(dāng)索網(wǎng)體系的應(yīng)變處于材料彈性范圍之內(nèi)時，其應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系仍遵從虎克定律，但其應(yīng)變與位移之間卻不同于一般情況，而呈幾何非線性關(guān)系。此類體系主要依靠自平衡預(yù)應(yīng)力來維持自身的穩(wěn)定，在未施加預(yù)應(yīng)力之前，體系將處于不穩(wěn)定的機構(gòu)狀態(tài)，該特點使得索網(wǎng)張拉體系的力學(xué)性能分析和優(yōu)化計算與工程中常見的普通剛性結(jié)構(gòu)有著很大區(qū)別。
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