[发明专利]一种基于动态规划法张拉整体结构找形方法

说明书

本发明属于张拉整体结构找形技术领域，具体涉及一种基于动态规划法张拉整体结构找形方法，针对任意张拉整体结构，通过动态规划法确定构型内部所有杆件连接方法，综合运用平衡矩阵理论分析和几何稳定性判定，得到满足张拉整体结构要求的构型。主要步骤为：首先确定构型，确定节点数量，输入节点坐标；确定索的连接方法；确定构型可选杆件集合；建立动态规划表格，填写边界条件；根据递推公式逐步求解问题，根据平衡矩阵理论分析和几何稳定性判定等约束条件来确定是否为张拉整体；最终输出确定构型所有可行杆件组合的方式。

技术领域

本发明属于张拉整体结构找形技术领域，具体涉及一种基于动态规划法张拉整体结构找形方法。

背景技术

张拉整体结构是由压杆和拉索组成的空间受力结构体系，通过结构内部预应力产生刚度，其单元内力必须满足节点平衡，这种平衡关系不仅与单元内力有关，还取决于结构的几何形状。张拉整体结构的找形的同时也是一个找力的过程，在具体的找形方法中可以是内力或者形状作为变量参数。找形的常用方法有力密度法、非线性有限元法和动力松弛法，找力主要是搜索可行的预应力或者进行预应力的优化。

目前，现有的找形方法，往往不能找全确定外表面后的张拉整体构型，也有很多重复的结果。

发明内容

本发明提供一种基于动态规划法张拉整体结构找形方法，能够有效地计算所有可行的内部杆件对称和非对称连接组合方式，得到稳定结构的基于动态规划法的张拉整体结构找形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于动态规划法张拉整体结构找形方法，本找形方法针对的是同一节点仅连接1个杆件的构型进行找形，具体包括以下步骤：

步骤S1、确定基础参数；

基础参数包括所需找形的构型、节点数量node_num、节点坐标；

先确定所需找形的构型，根据确定的构型得到所有的节点，根据得到的所有节点得到节点数量node_num以及对应的各节点的节点坐标，将各节点的节点坐标输入编程平台；

步骤S2、选定索的连接方式；

步骤S3、建立集合Rodset：

步骤S3-1、确定可选杆件集合，可选杆件集合为将步骤S1中确定的构型所有节点两两连接，形成构件后，除去已定义的索构件和外表面构件，剩下的构件组成可选杆件集合；

步骤S3-2、根据确定的可选杆件集合得到可选杆件集合中的杆件长度种类数为k_g；

步骤S3-3、选定最终张拉整体结构中杆件长度种类数最大为k_s，满足k_s≤k_g；

步骤S3-4、结合步骤S3-1中确定的可选杆件集合、步骤S3-2中得到可选杆件集合中的杆件长度种类数为k_g以及步骤S3-3中选定的k_s，得到个集合Rodset，分别为第一类杆件长度的集合Rodset₁、第二类杆件长度的集合Rodset₂……第类杆件长度的集合

步骤S4、建立动态规划表格dp：

步骤S4-1、依据步骤S3-4中得到的Rodset₁、Rodset₂……确定所需建立的动态规划表格的个数为

步骤S4-2、依据步骤S3-4中得到的集合Rodset的个数和步骤S1中确定的节点数量node_num，确定每个动态规划表格dp的行数，dp₁、dp₂……的行数分别为|Rodset₁|行、|Rodset₂|行……行，建立的每个动态规划表格dp的列数均为node_num/2列；