程丽 宋健 张赵威 程钦锟 潘友胜

摘 要：首先在用力密度法对张拉整体单元找形的基础上，对模块化组合的张拉整体结构进行找形分析;其次以三杆张拉整体单元及双模块结构为算例，用Matlab工具软件编程绘出结构的形态，同时阐述这种组合结构的形态特性;最后验证了这种找形可以推广到任意N模块，对实际工程应用具有重要意义。

关键词：张拉整体结构单元;找形;力密度法;模块化组合

0 引言

“张拉整体”这一概念最初由美国学者Fuller提出[1]，由此概念，张拉整体结构被各国学者广泛研究，并且将张拉整体结构（Tensegrity Structures）定义为：一种处于自平衡状态的特殊索杆结构[2]，索杆的组合使结构处于连续张拉状态并保持稳定。张拉整体结构最早广泛应用于雕塑作品中[3]，近几十年逐渐成为国内外热门话题，学者们将这种结构与拓扑结构联系起来，从而把张拉整体思想逐渐应用到实际工程中，涉及航空航天、建筑、生物、智能机器人等多个领域。

张拉整体结构的形状具有多样性，找形是为了使其几何形式满足自应力准则[4]，确定其几何构型及其预应力，来形成一种自平衡且稳定的体系，它是张拉整体结构设计中的关键。张拉整体结构找形中常见的算法有力密度法、数值方法[5]、改进鱼群算法[6]、粒子群算法[7]、遗传算法[8]等，其中力密度法是一个被广泛认可的重要找形方法。

通过连接组合张拉整体单元形成的模块化张拉整体结构是建立模块化张拉整体结构的主要方法。……