一种带刚体的正四面体张拉整体结构制造技术

本发明专利技术公开了一种带刚体的正四面体张拉整体结构，属于张拉整体结构设计技术领域。所述的正四面体张拉整体结构包括同组节点相连而成的截面边缘索(第一拉索)、不同组节点相连而成的棱索(第二拉索)和分别位于正四面体四个面上的刚体；结构以同组节点所在平面的法线为轴，绕轴旋转120

【技术实现步骤摘要】
一种带刚体的正四面体张拉整体结构


[0001]本专利技术涉及张拉整体结构设计
，具体涉及一种带刚体的正四面体张拉整体结构。

技术介绍

[0002]张拉整体结构受力合理、结构效率高，而且集新材料、新技术新工艺于一身，受到了土木、机械、航空航天以及生物工程等工程领域学者的广泛关注，是当今也是今后空间结构发展的方向之一。
[0003]对于张拉整体的研究普遍集中在完全由承受拉力的拉索和承受压力的压杆组成的结构体系中，但是对于部分的工程结构而言，结构中必须存在刚体，例如桥面、屋顶、索穹顶的外壳等等，为将传统张拉整体结构拓展到带刚体的张拉整体结构中，本专利技术公开了一种带刚体的正四面体张拉整体结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种带刚体的正四面体张拉整体结构，为解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供技术方案：
[0006]一种带刚体的正四面体张拉整体结构，由四个分别位于正四面体各个面上的刚体绕各自平面的法线逆时针或顺时针旋转度角形成，所述的刚体包括刚体一、刚体二、刚体三和刚体四，每一个刚体包含沿逆时针方向分布的第一节点、第二节点和第三节点；
[0007]刚体一的第一节点、刚体二的第一节点、刚体三的第一节点三者通过第一拉索连接，刚体一的第二节点、刚体三的第三节点、刚体四的第二节点三者通过第一拉索连接，刚体一的第三节点、刚体二的第二节点、刚体四的第一节点三者通过第一拉索连接，刚体二的第三节点、刚体三的第二节点、刚体四的第三节点三者通过第一拉索连接；相连接的三个节点划分为同一组；
[0008]刚体一的第一节点和刚体二的第二节点通过第二拉索相连，刚体一的第二节点和刚体三的第一节点通过第二拉索相连，刚体一的第三节点和刚体四的第二节点通过第二拉索相连，刚体二的第一节点和刚体三的第二节点通过第二拉索相连，刚体二的第三节点和刚体四的第一节点通过第二拉索相连，刚体三的第三节点和刚体四的第三节点通过第二拉索相连。
[0009]作为本专利技术的优选，所述的正四面体张拉整体结构关于同组节点所在平面的法线呈旋转对称，旋转角为120
°
。
[0010]作为本专利技术的优选，所述的刚体一、刚体二、刚体三和刚体四结构相同，刚体及其节点之间无相互碰撞。
[0011]作为本专利技术的优选，所述的第一拉索和第二拉索具备预应力，且同种拉索的预应力大小相同。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术提供了一种带刚体的正四面体张拉整体结构，同时具有传统张拉整体结构的优势，结构由拉索与刚体组成，刚度有预应力的贡献，节约钢材，减少结构自重；将刚体引入到张拉整体结构中，能满足更多的结构使用需求。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例示出的一种带刚体的正四面体张拉整体结构的立体图；
[0015]图2为本专利技术实施例示出的正四面体张拉整体结构中刚体的旋转过程示意图；
[0016]图3为本专利技术实施例示出的刚体绕各自平面的法线旋转不同度角形成的张拉整体结构中两种拉索的力密度示意图；
[0017]图中：1
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刚体一，101
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刚体一的第一节点，102
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刚体一的第二节点，103
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刚体一的第三节点；2
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刚体二，201
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刚体二的第一节点，202
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刚体二的第二节点，203
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刚体二的第三节点；3
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刚体三，301
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刚体三的第一节点，302
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刚体三的第二节点，303
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刚体三的第三节点；4
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刚体四，401
‑
刚体四的第一节点，402
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刚体四的第二节点，403
‑
刚体四的第三节点。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如图1所示，本专利技术实施例中一种带刚体的正四面体张拉整体结构，包括4个刚体、12根截面边缘索、6根棱索以及12个节点。
[0020]由四个分别位于正四面体各个面上的相同结构的刚体绕各自平面的法线顺时针旋转度角形成，将四个刚体分别定义为刚体一1、刚体二2、刚体三3和刚体四4，所述的刚体一1中的三个节点由逆时针方向分别定义为第一节点101、第二节点102、第三节点103；刚体二2中的三个节点由逆时针方向分别定义为第一节点201、第二节点202、第三节点203；刚体二3中的三个节点由逆时针方向分别定义为第一节点301、第二节点302、第三节点303；刚体二4中的三个节点由逆时针方向分别定义为第一节点401、第二节点402、第三节点403。
[0021]在图2中的(a)所示的正四面体结构中，四个刚体分别位于正四面体的四个平面上，其形状、大小完全相同，且每一个刚体的节点均在正四面体结构的四个顶点处重合。将四个刚体绕各自平面的法线顺时针旋转度角，形成如图2中的(b)所示的张拉整体结构，其中，刚体一1的第一节点101、刚体二2的第一节点201、刚体三3的第一节点301三者连接，刚体一1的第二节点102、刚体三3的第三节点303、刚体四4的第二节点402三者连接，刚体1的第三节点103、刚体二2的第二节点202、刚体四4的第一节点401三者连接，刚体二2的第三节点203、刚体三3的第二节点302、刚体四4的第三节点403三者连接；上述中每三个相连的节点分为同一组，每一个刚体的三个节点分在不同的组中；每一组中的三个节点相连时，两两之间通过一根截面边缘索连接，共计12根截面边缘索。
[0022]此外，刚体一1的第一节点101和刚体二2的第二节点202相连，刚体一1的第二节点102和刚体三3的第一节点301相连，刚体一1的第三节点103和刚体四4的第二节点402相连，
刚体二2的第一节点201和刚体三3的第二节点302相连，刚体二2的第三节点203和刚体四4的第一节点401相连，刚体三3的第三节点303和刚体四4的第三节点403相连；上述每两个节点之间通过棱索相连，共计6根棱索，所述的棱索为非同组节点相连的最短的索。
[0023]本实施例所示的正四面体张拉整体结构关于同组节点所在平面的法线呈旋转对称，旋转角为120
°
。
[0024]本专利技术的四个刚体的形态相同，但具体形态不限于图中给出的三角形，可根据实际的需求决定，但必须包含用于与索连接的三个节点，且刚体的各个节点与其他索、刚体无相互碰撞。
[0025]将12根截面边缘索编号为bs1
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12，例如，刚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带刚体的正四面体张拉整体结构，其特征在于，由四个分别位于正四面体各个面上的刚体绕各自平面的法线逆时针或顺时针旋转度角形成，所述的刚体包括刚体一(1)、刚体二(2)、刚体三(3)和刚体四(4)，每一个刚体包含沿逆时针方向分布的第一节点、第二节点和第三节点；刚体一的第一节点(101)、刚体二的第一节点(201)、刚体三的第一节点(301)三者通过第一拉索连接，刚体一的第二节点(102)、刚体三的第三节点(303)、刚体四的第二节点(402)三者通过第一拉索连接，刚体一的第三节点(103)、刚体二的第二节点(202)、刚体四的第一节点(401)三者通过第一拉索连接，刚体二的第三节点(203)、刚体三的第二节点(302)、刚体四的第三节点(403)三者通过第一拉索连接；相连接的三个节点划分为同一组；刚体一的第一节点(101)和刚体二的第二节点(202)通过第二拉索相连，刚体一的第二节点(102)和刚体...

【专利技术属性】
技术研发人员：马烁，卢凯，周新竹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：