滑轮在索上滑行分析的索-轮单元法.pdf

节选段落一：
第 37卷 第 3期
2005 年 5 月
力 学 学 报
ACTA MECHANICA SINICA
VoI．37．No．3
M ay，2005
滑轮在索上滑行分析的索 -轮单元法
魏建东 ) 许惟国
(西南交通大学土木工程学院，成都 610031)
摘要 为了分析索结构中滑轮在悬索上行走及连续长索从滑轮下绕行问题，创建了一种新的单元．被称为索 一
滑轮单元的三节点新单元模拟一段索支承滑轮，滑轮的中心取为中间节点，索的两端点为另外两节点．基于有
限元分析的基本原理，并利用处于平衡状态时单元内力之间的关系，推导了单元的算法．这种新单元可以通过
自动调整滑轮两侧索段的长度使单元处于平衡状态，从而简化了计算


节选段落二：
由于问题的复杂性，含滑轮的索结构的分析没
有得到应有的研究和重视．在张拉过程或工作中，
含滑轮的索结构的滑轮和索之间产生相对滑动，滑
轮两侧的索长会变化．这比索在支点处固定复杂得
多，常规的有限元方法不便求解．现有的研究基本上
都将滑轮简化为一个支点．文献 [7]通过推导单个索
段的滑移刚度来考察索段的滑移，但所建立的滑移
刚度计算过程相当复杂，不便应用．文献[8]采用附
加广义自由度的方法来考虑拉索的滑移．文献 [9，10]
分别建立了调整支点两侧索力的方法，从而得到结
构的平衡状态．文献 [11]建立了一种新的单元，精
确地模拟了索在由一个链杆连接的滑轮上的滑动．


节选段落三：
．==1
＼～二 ／
H
图 1 悬链线索单元
Fig．1 Catenary cable element
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第 3期 魏建东等：滑轮在索上滑行分析的索一轮单元法 323
2 滑轮 一索单元
2．1基本方程
本文的滑轮 一索单元如图 2所示．它是一个平
面三节点单元，索段长度给定，两端在给定点处，一
滑轮受到索的支撑，可在索上滑动．假定索均匀、完
全柔性并为线弹性．索被滑轮分为两个悬空段，它
们的形状都是悬链线
根据修正的拉格朗日法，给定单元的节点坐标
以及单元组成特性后，就可以确定单元的节点力和
切线刚度矩阵