[发明专利]使用机械运动模拟模型动态模拟张拉结构施工的方法

权利要求书

1.一种使用机械运动模拟模型动态模拟张拉结构的施工过程的方法，其特征在于，包括：

步骤102，从所述张拉结构的有限元模型中提取用于建立机械运动模拟模型的数据文件；

步骤104，根据所述数据文件建立所述机械运动模拟模型；

步骤106，采用机械多刚体系统动力分析方法，结合所述机械运动模拟模型对所述张拉结构的施工过程进行时域特性仿真；

在所述步骤102中，提取确定所述有限元模型中的构件的性质、形状、位置和连接关系的数据，并将所述数据输入所述数据文件；

所述步骤104包括：

根据所述数据文件，建立表示所述构件的刚性体，以及建立用于连接所述构件的连接件，由此得到所述机械运动模拟模型；

所述构件包括索、杆、梁和膜或其任意组合，所述索包括直线索、悬垂索、直线放长索和悬垂缩短索或其任意组合，所述杆包括定长杆和伸缩杆或其任意组合；

在所述构件为所述索时，建立表示所述构件的刚性体的过程包括：

在所述构件为所述直线索时，建立第1刚性圆柱体、第2刚性圆柱体和第1轴套以表示所述直线索，所述第1刚性圆柱体和所述第2刚性圆柱体在一条直线上，所述第1刚性圆柱体的第一端对应所述直线索的起点位置，所述第2刚性圆柱体的第二端对应所述直线索的终点位置，所述第1刚性圆柱体的第二端和所述第2刚性圆柱体的第一端通过所述第1轴套连接，在所述第1轴套上设置所述直线索的刚度和预应力，所述第1刚性圆柱体、所述第2刚性圆柱体和所述第1轴套的长度之和等于所述直线索的长度；

在所述构件为所述悬垂索时，建立第3刚性圆柱体、第4刚性圆柱体和第2轴套以表示所述悬垂索，所述第3刚性圆柱体的第一端和第二端分别对应所述悬垂索的起点位置和中点位置，所述第4刚性圆柱体的第一端和第二端分别对应所述悬垂索的终点位置和中点位置，所述第3刚性圆柱体的第二端和所述第4刚性圆柱体的第二端通过所述第2轴套连接，在所述第2轴套上设置所述悬垂索的刚度和预应力，所述第3刚性圆柱体和所述第4刚性圆柱体的长度之和等于所述悬垂索的长度；

在所述构件为所述直线放长索时，建立第5刚性圆柱体、第6刚性圆柱体、第7刚性圆柱体、第3轴套和第1直线移动副以表示所述直线放长索，所述第5刚性圆柱体、所述第6刚性圆柱体和所述第7刚性圆柱体在同一条直线上，所述第5刚性圆柱体的第一端对应所述直线放长索的起点位置，所述第7刚性圆柱体的第一端对应所述直线放长索的终点位置，所述第5刚性圆柱体的第二端和所述第6刚性圆柱体的第一端通过所述第3轴套连接，在所述第3轴套上设置所述直线放长索的刚度和预应力，所述第6刚性圆柱体的第二端和所述第7刚性圆柱体的第二端由所述第1直线移动副连接，在所述第1直线移动副上设置第1千斤顶的移动速度，所述第5刚性圆柱体、第6刚性圆柱体、所述第7刚性圆柱体和所述第3轴套的长度之和为所述直线放长索的长度；

在所述构件为所述悬垂缩短索时，建立第8刚性圆柱体、第9刚性圆柱体、第10刚性圆柱体、第4轴套和第2直线移动副以表示所述悬垂缩短索，所述第8刚性圆柱体的第一端和第二端分别对应所述悬垂缩短索的起点位置和中点位置，所述第9刚性圆柱体的第一端对应所述悬垂缩短索的中点位置，所述第10刚性圆柱体的第一端对应所述悬垂缩短索的终点位置，所述第8刚性圆柱体的第二端和所述第9刚性圆柱体的第一端通过所述第4轴套连接，在所述第4轴套上设置所述悬垂缩短索的刚度和预应力，所述第9刚性圆柱体的第二端和所述第10刚性圆柱体的第二端通过所述第2直线移动副连接，在所述第2直线移动副上设置第2千斤顶的移动速度，所述第8刚性圆柱体、所述第9刚性圆柱体和所述第10刚性圆柱体的长度之和为所述悬垂缩短索的长度；

建立表示所述构件的刚性体的过程还包括：

在所述第1直线移动副上建立第1传感器，所述第1传感器用于根据所述第1千斤顶的位置，自动启动或停止所述第1千斤顶；

在所述第2直线移动副上建立第2传感器，所述第2传感器用于根据所述第2千斤顶的位置，自动启动或停止所述第2千斤顶；

在所述构件为所述杆时，建立表示所述构件的刚性体的过程包括：

在所述构件为所述定长杆时，建立第11刚性圆柱体以表示所述定长杆，所述第11刚性圆柱体的第一端和第二端分别对应所述定长杆的起点位置和终点位置；

在所述构件为所述伸缩杆时，建立第12刚性圆柱体、第13刚性圆柱体和第3直线移动副以表示所述伸缩杆，所述第12刚性圆柱体和所述第13刚性圆柱体在同一条直线上，所述第12刚性圆柱体的第一端对应所述伸缩杆的起点位置，所述第13刚性圆柱体的第一端对应所述伸缩杆的终点位置，所述第12刚性圆柱体的第二端和所述第13刚性圆柱体的第二端通过所述第3直线移动副连接，在所述第3直线移动副上设置第3千斤顶的移动速度；

建立表示所述构件的刚性体的过程还包括：

在所述第3直线移动副上建立第3传感器，所述第3传感器用于根据所述第3千斤顶的位置，自动启动或停止所述第3千斤顶；

在所述构件为所述梁时，建立表示所述构件的刚性体的过程包括：

建立多个等长的刚性短圆柱体和无质量梁以表示所述梁，所述多个等长的刚性短圆柱体在同一条直线上，所述刚性短圆柱体的第一个的第一端对应所述梁的起点位置，所述刚性短圆柱体的最后一个的第二端对应所述梁的终点位置，在相邻两个所述刚性短圆柱体之间建立所述无质量梁，并在所述无质量梁上设置惯性矩、弹性模量、剪切模量、截面积和计算长度；

在所述构件为所述膜时，建立表示所述构件的刚性体的过程包括：

建立多个刚性三角板的组合以表示所述膜的形状，在所述多个刚性三角板的顶点之间的交点处建立第1实心球体，每一个所述交点处的所述第1实心球体和所述顶点由第5轴套连接，并在所述第5轴套上设置所述膜的刚性系数、扭转刚度和经纬两个方向的预应力。