自由曲面單層剛性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分優(yōu)化與工程應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)與時代的發(fā)展，特別是人們對建筑美的欣賞水平不斷提高，常規(guī)的解析曲面建筑已不能滿足人們的審美需求，自由曲面建筑的出現(xiàn)剛好滿足了人們對美、對新奇事物的追求。在眾多的自由曲面結(jié)構(gòu)形式中，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由于良好的適用性以及設(shè)計(jì)建造技術(shù)的成熟性得到最為廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)階段對自由曲面的網(wǎng)格設(shè)計(jì)依然是此類建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)?，F(xiàn)有的網(wǎng)格劃分優(yōu)化方法大部分借鑒了有限元的網(wǎng)格劃分技術(shù)，然而有限元網(wǎng)格與實(shí)際工程網(wǎng)格的要求不一樣，造成了大部分方法只能針對

2、具體某個工程使用，更多的實(shí)際項(xiàng)目是依靠工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)計(jì)，這也限制了自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步應(yīng)用。
　　針對此問題，本文在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上發(fā)展并提出了自由曲面單層剛性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分優(yōu)化方法，并將研究成果用于實(shí)際工程網(wǎng)格設(shè)計(jì)。主要工作如下：
　　首先，給出了自由曲面單層剛性結(jié)構(gòu)的基本定義，系統(tǒng)闡述了自由曲面網(wǎng)格劃分方法和網(wǎng)格優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀，介紹了本文的研究目的和意義，明確了本文的研究內(nèi)容。
　　其次，簡要討論了N

3、URBS曲面創(chuàng)構(gòu)的原理，并對自由曲面等面積展開方法進(jìn)行了研究。在眾多自由曲面描述方法中選擇NURBS方法作為統(tǒng)一描述方法，將其計(jì)算公式進(jìn)行了闡述和推導(dǎo)。對簡單自由曲面的展開方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并推導(dǎo)了展開公式，最后給出了復(fù)雜自由曲面展開的處理方法。
　　然后，提出了平面三角形網(wǎng)格劃分優(yōu)化方法，即在展開平面區(qū)域布置網(wǎng)格點(diǎn)，給網(wǎng)格點(diǎn)賦予一定質(zhì)量，引入斥力，利用向量式有限元推導(dǎo)每一個時間點(diǎn)網(wǎng)格點(diǎn)位置，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格點(diǎn)均勻填充在展開平面區(qū)域