通过单元倍增生成平面张拉整体结构

张拉整体结构是一种处于稳定自平衡预应力状态的框架，已应用于科学和工程的多个领域。对张拉整体结构的研究已产生可靠的形状寻优与分析技术。然而，大多数技术将拓扑与形状分开处理。本文提出一种受生物启发的方法，用于平面张拉整体结构的拓扑识别与形状寻优一体化。根据两种倍增机制——单元黏附与融合，利用张拉整体单元（已被证明可组合成任意张拉整体结构的基本稳定自应力单元）生成张拉整体结构。研究发现，结构自应力空间维数的变化取决于所进行的黏附与融合步骤的数量，以及组成系统的各单元之间的相互作用。本文还给出了定义自应力空间一组基的方法。通过定义平衡形状、节点与杆件数量以及自应力状态数量，该单元倍增方法可融入设计考量，对所设计的张拉整体结构提供极大的灵活性与控制力，并为开发具有可控特征的崭新平面张拉整体系统体系打开大门。