基于COMSOL的张拉完整性应用
2026年8月5日 10:46浏览:728
筱一
尘
关键词:
COMSOL
;
张力完整性
;
悬浮桌
;
柔性连接
“
张力完整性
”
一词由工程师兼建筑师巴克敏斯特
·
富勒在
20
世纪
60
年代首次提出
。
张力完整性是基于单个刚性构件(如管或梁)和柔性构件
(
如电线或电缆
)
组成的系统建立的结构原理。刚性构件处于持续压缩状态,它们不是通过互相接触连接,而是被处于持续拉伸状态的柔性构件固定在一起,形成一种能够自我支撑的内部稳定性结构,从而无需预期的必要条件,如地基、连接件或支柱。
张
拉整体结构使用的材料少,因此质量轻、适应性强,在环境友好型建筑设计中有应用潜力。张力桌,或称为
“
悬浮桌
”
,是张力完整性原理最基本的应用:一个固定部件在张力的作用下被一个柔性部件托起。
【
模型信息
】
上半部分(桌面和一条向下延伸的弯曲桌腿)和下半部分(桌底和一条向上延伸的桌腿)。两条腿之间用一根金属丝连接,这样当重力将上半部分向下拉时,金属丝的张力可以防止上半部分掉落地面。
图
1
悬浮桌示意图
【
边界条件
设置
】
在本例中,
工况
1
是在桌面上施加不同大小的垂直向下的载荷。
工况
2
是施加一个扭转力矩
。
使用线缆接口对施加的载荷和桌面重量进行模拟
图
2
边界
设置
【
应力
结果
云图
】
提取
结果
云图。
图
3
工况
1
受力
图
示
在桌面不发生倾斜时,只有中心线
缆
承担所有张力,周围的四条线缆处于不受力的状态。
图
4
工况
2
受力图示
施加扭矩后弯矩也基本由中心线
缆
承担,但此时外侧线缆也处于拉伸状态。
通过探针提取
线缆受力
如下图
。
图
5
线缆受力
曲线
【注】本次模型设置较为复杂,
如果想深入
钢筋混凝土梁失效行为研究
,可以
设置更加精细的模型以及更为确切的参数设置
,
文中并未展示完全的技巧
。
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