机械工程学报

作者：徐金帅, 齐朝晖, 卓英鹏, 赵天骄, 滕儒民

单位：1. 大连理工大学工程力学系 大连 116023;2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 大连 116023;3. 大连理工大学机械工程学院 大连 116023

关键词：空间悬索,几何非线性,虚功率原理,无应变原长；

基金：国家自然科学基金资助项目(11872137)

以单元两节点的矢径与切矢量作为描述变量，对空间悬索进行单元离散，采用Hermite插值建立悬索单元。基于空间悬索曲率连续这一物理事实，单元公共节点处矢径的二阶导数连续，将悬索中间节点的切矢量用两端节点矢径与切矢量表达，实现系统自由度缩减。依据虚功率原理，建立空间悬索非线性平衡方程，对平衡方程求时间导数，得到系统方程的雅可比矩阵。采用三点抛物线近似悬链线的方式建立悬索初始形状，得到非线性方程的初值。对于仅承受重力且已知无应变原长的悬索，采用端部载荷与重力平衡的方式，计算出悬索两端的载荷。在此基础上，实现在已知悬索一端载荷大小的情况下，计算悬索无应变原长。提出了一种空间柔性悬索的几何非线性计算方法，通过数值算例，验证了方法的可靠性，为空间静态悬索计算，提供一种新的计算途径。

来源：2022年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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