根据前期国家天文台以及其合作单位的研究［8］，已经确定了采用整体索网结构作为FAST主动反射面整体支承结构，按照短程线二的网格方式（图1－18）编织成球面主索网，主索网具有五边对称的特性，每个主索网节点连接一根径向控制下拉索，下拉索下端与地面促动器相连以控制整个索网变位。

FAST主动反射面整体支承结构模型（图2－5）包括三个部分：

（1）主索网（图2－1），主索网上所有节点位于一半径300m、跨度500m的球冠面上，即基准球面。

（2）下拉索（图2－2），下拉索一端与主索网节点相连，另一端连接地面促动器，通过促动器的控制牵引下拉索，进而使得主索网节点产生位移，即FAST主动变位，索网示意图见图2－3所示。

（3）周圈支承结构（图2－4），它与主索网连接，形成一个环箍固定主索网。为了实现FAST主动反射面整体支承结构的索网疲劳分析，必须要进行这部分的设计，将在第3章中介绍。

图2－1　主索网示意图

图2－2　下拉索示意图

图2－3　索网示意图

图2－4　周圈钢构示意图

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图2－5　FAST主动反射面整体支承结构示意图

采用通用大型有限元分析软件ANSYS V12.0，并基于该软件二次开发平台，编制基准球面找形、主动变位、钢构和拉索承载力验算、疲劳统计分析等程序模块（图2－6）。

图2－6　程序模块示意图

模型参数如下：

（1）钢构采用BEAM188梁单元类型，拉索采用Link10只受拉、不受压的索单元类型。

（2）分析中，采用全牛顿－拉斐逊迭代求解，考虑大变形和应力刚化效应。

（3）拉索和钢构的材料性质见表2－1所示。

表2－1 FAST主动反射面整体支承结构材料力学性质

图2－7 FAST主动反射面单元重量拟合图

FAST主动反射面支承结构模型中并没有包括反射面的背架结构（背架结构不参与索网结构的作用），而是将其荷载以主索网节点集中荷载的形式等效到模型上。根据国家天文台的初期研究，得到背架结构的荷载值，将其等效成主索网节点荷载。背架总质量为1 992 400kg，以竖向集中荷载的形式作用在主索网节点上，图2－7为背架单元重量和面积的拟合图。分析模型的节点荷载总和为19 722kN，误差为－1%。