任意刚体与刚杆张拉整体结构动力分析的统一方法

本文提出一种统一方法，用于对含任意形状刚杆与刚体的一般张拉整体结构进行动力学建模与仿真。采用自然坐标作为非最小描述，通过基本点与基向量的不同组合，解决三维空间中刚体与刚杆之间的异质性。这导出一组具有常质量矩阵且不含三角函数的微分代数方程。推导了线性化动力学公式，以实现静平衡附近的模态分析。对于非线性动力学的数值分析，我们推导了一种修正辛积分格式，可在长时间仿真中给出真实结果，并兼容非保守力与边界条件。数值算例证明了所提方法在复杂情形（包括动态外载、基于缆索的展开与移动边界）下对1类至$k$类一般张拉整体结构动力仿真的有效性。新颖的张拉整体结构也展示了创造多功能结构的新途径。