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罗阿妮 副教授

张拉整体结构

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张拉整体结构,是由连续的索构件和不连续的杆构件组成的。索构件彼此连接形成的索网,在内部杆构件的支撑下,形成预期形状。结构所有构件都只承受轴向力,并以拉力构件为主,这类似于宇宙中万有引力构成的张力系统,不同于传统的以压力为主的建筑结构形式,这样的结构的整体质量小,材料利用率高。张拉整体结构的杆构件通过柔性构件相连接,外表面由索网围成,这样结构类似于人体,外表面具有一定的柔性和弹性,能够缓冲外部冲击,既能够保护内部负载不被损坏,也起到结构不对外界产生伤害的作用。张拉整体结构的构件运动耦合度高,能够把外载传递给所有构件,防止载荷集中局部而造成个别构件的损坏。
张拉整体结构的基础是3杆张拉整体单元,将此单元拓扑可以形成更多杆的张拉整体单元。
张拉整体单元类似于细胞,利用张拉整体单元的拼接,能够形成更为复杂的张拉整体结构。
张拉整体单元的变形,有利于丰富张拉整体单元的构型,获得更多复杂的张拉整体结构。
正是因为构件的运动耦合度高,可以利用少量的驱动构件实现张拉整体结构的运动,而且张拉整体结构中不存在运动副,也避免了运动副对机构运动的限制和带来了设计难度,因此,我们进行了张拉整体结构机构化的研究。
所研究的张拉整体机构有:
球形张拉整体机器人
四杆张拉整体机器人
中心驱动张拉整体结构
张拉整体机械臂
张拉整体可展结构
(相应的图片见http://2949227890.qzone.qq.com