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

1、隨著建筑業(yè)的發(fā)展和CAGD技術(shù)的飛速進步，當(dāng)今建筑設(shè)計逐漸突破傳統(tǒng)的設(shè)計界限，新穎獨特的造型越來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)展的一個重要方向，其富于變化的特點能給城市帶來全新的視覺表現(xiàn)力。然而，如何根據(jù)建筑師設(shè)計的曲面造型生成一個高效美觀的曲面網(wǎng)格，是自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點問題，也是該類結(jié)構(gòu)研究的熱點問題。
　　 建筑網(wǎng)格形狀不僅要追求視覺上的表現(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)格劃分的共同點和差異，以期借鑒高效全自動的有限元網(wǎng)格生成方法的優(yōu)點，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，結(jié)構(gòu)的外荷載在將主要通過桿件的軸向力傳遞。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。
　　 通過進一步研究，論文第4章針對建筑網(wǎng)格的特殊性，提出拓展的波前推進法。詳細(xì)闡述了在應(yīng)力軌跡線導(dǎo)向下按層推進和應(yīng)力優(yōu)先的算法，在保證網(wǎng)格單元質(zhì)量的同時，提高曲面網(wǎng)格排列的方向性和整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。算例分析表明，整個算法具有很高的效率和自動化程度，對復(fù)雜曲面能生成高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格骨架，避免傳