自由曲面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著建筑業(yè)的發(fā)展和CAGD技術(shù)的飛速進(jìn)步，當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)逐漸突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)界限，新穎獨(dú)特的造型越來(lái)越多地被建筑師采用。自由曲面元素的引入是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要方向，其富于變化的特點(diǎn)能給城市帶來(lái)全新的視覺(jué)表現(xiàn)力。然而，如何根據(jù)建筑師設(shè)計(jì)的曲面造型生成一個(gè)高效美觀的曲面網(wǎng)格，是自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問(wèn)題，也是該類結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 建筑網(wǎng)格形狀不僅要追求視覺(jué)上的表現(xiàn)力，還要求具有力學(xué)上的合理性。本文首先回顧了有限元領(lǐng)

2、域網(wǎng)格自動(dòng)生成算法和建筑造型領(lǐng)域網(wǎng)格生成方法的研究現(xiàn)狀，概括出自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)布置的原則和網(wǎng)格質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。分析了各種網(wǎng)格自動(dòng)生成方法的原理和特征，闡述了建筑造型網(wǎng)格生成和有限元網(wǎng)格劃分的共同點(diǎn)和差異，以期借鑒高效全自動(dòng)的有限元網(wǎng)格生成方法的優(yōu)點(diǎn)，將其引入建筑造型領(lǐng)域的網(wǎng)格生成方法中。
　　 當(dāng)網(wǎng)格桿件連線與主應(yīng)力軌跡線的方向一致時(shí)，結(jié)構(gòu)的外荷載在將主要通過(guò)桿件的軸向力傳遞。這種沿主應(yīng)力路徑方向的力流傳遞途徑短且直觀，能有效減少

3、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的桿件彎矩，提高整個(gè)曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。論文第3章提出基于有限元預(yù)分析結(jié)果的應(yīng)力軌跡線繪制方法，為后續(xù)網(wǎng)格劃分做準(zhǔn)備。
　　 通過(guò)進(jìn)一步研究，論文第4章針對(duì)建筑網(wǎng)格的特殊性，提出拓展的波前推進(jìn)法。詳細(xì)闡述了在應(yīng)力軌跡線導(dǎo)向下按層推進(jìn)和應(yīng)力優(yōu)先的算法，在保證網(wǎng)格單元質(zhì)量的同時(shí)，提高曲面網(wǎng)格排列的方向性和整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。算例分析表明，整個(gè)算法具有很高的效率和自動(dòng)化程度，對(duì)復(fù)雜曲面能生成高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格骨架，避免傳