Búsqueda de forma de la unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual
Autores: Zhao, Yingyu; Luo, Ani; Liu, Heping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Búsqueda de forma de la unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tensegridad
Estructura
Cables
Barras
Método de búsqueda de formas
Análisis de equilibrio de fuerzas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
La tensegridad es una estructura ligera, autoestabilizante y autoajustable compuesta por cables y barras, donde cada elemento soporta tensión o compresión, pero no se ve afectado por el esfuerzo cortante. Este diseño permite una utilización óptima de las propiedades del material de los elementos. En una unidad básica de tensegridad, los miembros de barra son de igual longitud, mientras que los miembros de cable vienen en tres longitudes: cable horizontal de superficie inferior, cable horizontal de superficie superior y cable tensado. La unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual simplifica esto aún más al asegurar que todos los cables tengan la misma longitud, resultando en una estructura con solo dos longitudes de miembros, es decir, longitud de barra y longitud de cable, mejorando la intercambiabilidad. Para encontrar la forma sin la acción de fuerzas externas, se introduce la relación del coeficiente de densidad de fuerza. Al realizar un análisis de equilibrio de fuerzas en cualquier nodo de la unidad, se determina la ecuación de equilibrio de la estructura, incorporando la restricción adicional de longitud de cable igual. Se emplean dos métodos para determinar la relación del coeficiente de densidad de fuerza de cada miembro en la unidad: el método de derivación teórica basado en la condición de configuración estable de la unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual, y el método de resolución de las ecuaciones características de la matriz de densidad de fuerza. Se desarrolla un programa para validar el método de búsqueda de forma utilizando unidades básicas con tres, cuatro, cinco y seis barras como ejemplos. Los resultados muestran que el modelo representa con precisión la estructura física, confirmando la fiabilidad de los métodos de búsqueda de forma.
Descripción
La tensegridad es una estructura ligera, autoestabilizante y autoajustable compuesta por cables y barras, donde cada elemento soporta tensión o compresión, pero no se ve afectado por el esfuerzo cortante. Este diseño permite una utilización óptima de las propiedades del material de los elementos. En una unidad básica de tensegridad, los miembros de barra son de igual longitud, mientras que los miembros de cable vienen en tres longitudes: cable horizontal de superficie inferior, cable horizontal de superficie superior y cable tensado. La unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual simplifica esto aún más al asegurar que todos los cables tengan la misma longitud, resultando en una estructura con solo dos longitudes de miembros, es decir, longitud de barra y longitud de cable, mejorando la intercambiabilidad. Para encontrar la forma sin la acción de fuerzas externas, se introduce la relación del coeficiente de densidad de fuerza. Al realizar un análisis de equilibrio de fuerzas en cualquier nodo de la unidad, se determina la ecuación de equilibrio de la estructura, incorporando la restricción adicional de longitud de cable igual. Se emplean dos métodos para determinar la relación del coeficiente de densidad de fuerza de cada miembro en la unidad: el método de derivación teórica basado en la condición de configuración estable de la unidad básica de tensegridad con longitud de cable igual, y el método de resolución de las ecuaciones características de la matriz de densidad de fuerza. Se desarrolla un programa para validar el método de búsqueda de forma utilizando unidades básicas con tres, cuatro, cinco y seis barras como ejemplos. Los resultados muestran que el modelo representa con precisión la estructura física, confirmando la fiabilidad de los métodos de búsqueda de forma.