自由曲面單層剛性結構網(wǎng)格劃分優(yōu)化與工程應用.pdf

1、隨著科學與時代的發(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構形式中，網(wǎng)格結構由于良好的適用性以及設計建造技術的成熟性得到最為廣泛的應用。然而現(xiàn)階段對自由曲面的網(wǎng)格設計依然是此類建筑設計的重點和難點。現(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，然而有限元網(wǎng)格與實際工程網(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，更多的實際項目是依靠工程師的經(jīng)驗進行網(wǎng)格設計，這也限制了自由曲面網(wǎng)格結構的進一步應用。
　　針對此問題，本文在現(xiàn)有方法的基礎上發(fā)展并提出了自由曲面單層剛性結構網(wǎng)格劃分優(yōu)化方法，并將研究成果用于實際工程網(wǎng)格設計。主要工作如下：
　　首先，給出了自由曲面單層剛性結構的基本定義，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容。
　　其次，簡要討論了N

3、URBS曲面創(chuàng)構的原理，并對自由曲面等面積展開方法進行了研究。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，將其計算公式進行了闡述和推導。對簡單自由曲面的展開方法進行了詳細闡述，并推導了展開公式，最后給出了復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，給網(wǎng)格點賦予一定質量，引入斥力，利用向量式有限元推導每一個時間點網(wǎng)格點位置，最終實現(xiàn)網(wǎng)格點均勻填充在展開平面區(qū)域