1、變長(zhǎng)度單元自適應(yīng)索桿張力結(jié)構(gòu)，是以主動(dòng)單元長(zhǎng)度變化為調(diào)控手段，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)以提高適應(yīng)環(huán)境變化能力的一類智能結(jié)構(gòu)。本文以變長(zhǎng)度單元自適應(yīng)索桿張力結(jié)構(gòu)的形態(tài)控制為目標(biāo)，從索桿張力結(jié)構(gòu)受力特性出發(fā)，圍繞主動(dòng)單元調(diào)控長(zhǎng)度計(jì)算和最優(yōu)數(shù)量及位置分布等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　綜合運(yùn)用平衡矩陣分解理論、非線性規(guī)劃理論、以及非線性有限元理論對(duì)變長(zhǎng)度單元自適應(yīng)索桿張力結(jié)構(gòu)的力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)對(duì)單元長(zhǎng)度變化的非線性響應(yīng)計(jì)算

2、公式，并提出了求解策略。所提出的理論分析方法及算法適用于任意荷載工況下的任意類型索桿張力結(jié)構(gòu)，為自適應(yīng)索桿張力結(jié)構(gòu)的分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　以張力結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)力控制為目標(biāo)，以主動(dòng)單元長(zhǎng)度調(diào)控量為未知量，基于非線性有限元理論，推導(dǎo)了目標(biāo)響應(yīng)與主動(dòng)單元長(zhǎng)度調(diào)控量的增量關(guān)系式，提出了增量迭代求解策略及誤差反饋迭代求解策略。進(jìn)一步，考慮單元內(nèi)力約束及主動(dòng)單元調(diào)控長(zhǎng)度限制等條件，建立了自適應(yīng)索桿張力結(jié)構(gòu)的形態(tài)非線性優(yōu)化控制數(shù)學(xué)模型，從目標(biāo)

3、響應(yīng)與主動(dòng)長(zhǎng)度調(diào)控量之間的有限元增量關(guān)系出發(fā)，提出了基于序列二次規(guī)劃法SQP的求解策略。
　　基于有限元平衡方程，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)響應(yīng)對(duì)主動(dòng)單元長(zhǎng)度變化的靈敏度計(jì)算公式，同時(shí)建立了自適應(yīng)行為中的形狀控制、內(nèi)力控制以及剛度控制等多目標(biāo)函數(shù)對(duì)所有主動(dòng)單元調(diào)控量的一階、二階靈敏度矩陣，為序列二次規(guī)劃法求解策略提供了梯度信息。利用所推導(dǎo)靈敏度公式，對(duì)Geiger索穹頂和張拉整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)響應(yīng)的靈敏度分析，探討了索單元及桿單元類型分別作為主動(dòng)單

4、元的調(diào)控效率，提出了在不同自適應(yīng)目標(biāo)下，兩類結(jié)構(gòu)中主動(dòng)單元的選擇準(zhǔn)則，為主動(dòng)單元的布設(shè)提供參考。
　　基于精確可控條件，利用線性方程組的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)調(diào)控增量計(jì)算系數(shù)矩陣的分析，揭示了主動(dòng)單元數(shù)量及位置與方程組解之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，提出了主動(dòng)單元數(shù)量與位置的布設(shè)準(zhǔn)則。建立了以調(diào)控增量最小為目標(biāo)的最優(yōu)位置優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出了基于遺傳算法的求解策略。進(jìn)一步，以最小化形態(tài)控制誤差、主動(dòng)單元調(diào)控長(zhǎng)度以及主動(dòng)單元數(shù)量為目標(biāo)函數(shù)，建立了以主動(dòng)單元分

5、布向量和調(diào)控長(zhǎng)度為變量的混合變量多目標(biāo)優(yōu)化控制模型，提出了基于非支配排序遺傳算法NSGA-Ⅱ和序列二次規(guī)劃法SQP的分層求解策略。該算法獲得的結(jié)果能直觀地顯示各目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解之間的矛盾關(guān)系，為決策者制定最合理方案提供了理論參考。
　　在理論分析基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了具有長(zhǎng)度可調(diào)單元的Geiger索穹頂模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，考察了模型在張拉成形過(guò)程、調(diào)控響應(yīng)過(guò)程、以及加載調(diào)節(jié)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析表明，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷念A(yù)應(yīng)力分布情況與理論