تحليل سازه تنسگريتي تحت بار ديناميكي با استفاده از روش فضاي حالت

Analysis of tensegrity structure subjected to dynamic loading using state space

تنسگريتي به سازههاي دو يا سه بعدي سبك گفته ميشود كه از نخ به عنوان جز كششي و ميله به عنوان عضو فشاري تشكيل شده است. پايداري آن‌ها بوسيله حالت خود تنش بين اعضاي كششي و فشاري ارايه ميشود. در حالت كلي اين سازه‌ها هنگامي كه تحت بار خارجي ديناميكي قرار ميگيرند به علت داشتن مقدار ميرايي سازهاي پاييني، دچار مشكل خواهند شد. در اين‌جا ميرايي سازهاي از نوع متناسب براي سازه در نظر گرفته شده است. در اين مقاله معادلات ديناميكي سازه تنسگريتي حول شكل تعادلي بدست آورده ميشود و همچنين جرم المان نخ نيز در نظر گرفته ميشود. به عبارت ديگر، معادلات ديناميكي خطي شده حول شكل تعادلي با دقت مطلوبي رفتار ديناميكي سازه تنسگريتي را بيان ميكند. در نتيجه ميتوان از روش فضاي حالت براي بررسي و تحليل پاسخ ديناميكي سازه تنسگريتي استفاده نمود. دو مثال متنوع با استفاده از اين روش، بررسي مي‌شود. نتايج نشان ميدهند كه تحليل ديناميكي سازه تنسگريتي به‌علت پايين بودن ميرايي سازه لازم است زيرا زماني كه در سازه رزونانس رخ بدهد اعضاي فشاري و اعضاي كششي به ترتيب ممكن است دچار كمانش ديناميكي و شل شدن شوند.

Tensegrity is a kind of spatial structural system composed of cable (in tension) and strut (in compression). Stability is provided by the self-stress state between tensioned and compressed elements. When this structure is subjected to external dynamic loading, it may become unstable due to low structural damping. In this study, the proportional damping is considered and dynamical equations of the tensegrity structure are derived based on the equilibrium configuration. In addition, the mass of cable element is taken into account. Generally, linearized dynamic model provides a good approximation for analyzing the nonlinear behavior of tensegrity structures around an equilibrium configuration. Therefore, the state space method is implemented to obtain the dynamic response of the tensegrity system. Using this approach, two different tensegrity structures are numerically evaluated in order to show its efficiency. Results reveal how the dynamic analysis of a tensegrity structure is essential. The compressive and in-tension members of a tensegrity system may dynamically buckle and slack, respectively, in resonance condition.