【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及結構形態創構，具體為一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法。
技術介紹
1、隨著人們物質生活水平的提高，人們對于建筑物的跨度的要求越來越高，具體的結構實現方式也在逐漸豐富。
2、自由曲面結構作為一種新興的結構形式，與傳統結構的不同之處在于，沒有主次分明的梁板柱等結構構件，造型上自由多樣，以往的空間結構形態創構過程通常是通過簡單的幾何要素如點、線、面等等按照一定規律組合排布，或者按照一定的運動軌跡生成，而對于自由曲面空間結構，由于不存在統一的規律性，在設計到施工的各個環節都較為繁瑣，且因其較高的施工費用，落成的項目少之又少，對于自由曲面結構形態創構的研究也相對匱乏，但隨著人們對功能要求以及建筑表現等要求的不斷提高，近些年來，也漸漸受到人們的關注，自由曲面建筑構造以其自由、多樣化的形態為現代建筑設計注入新鮮的活力，但自由曲面結構因其設計變量復雜、筑模難度大、施工工藝繁瑣、造價成本高等缺點，使其在實際工程應用中仍然受到較強的制約，許多自由曲面建筑設計仍處于圖紙階段。
技術實現思路
1、本部分的目的在于概述本專利技術的實施方式的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和專利技術名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和專利技術名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本專利技術的范圍。
2、因此，本專利技術的目的是提供一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，替代傳統的結構體系中形態創
3、為解決上述技術問題，根據本專利技術的一個方面，本專利技術提供了如下技術方案：
4、一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其包括：
5、s1、模擬創造出光滑連續的直紋曲面初始模型結構和曲面邊界；
6、s2、在對初始模型結構進行創建后對直紋曲面殼體結構形態創構方法進行創建；
7、s3、對組合直紋面殼體結構形態進行創構；
8、s4、進行工程模擬算例。
9、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s1中，引用b樣條定義曲線、曲面，通過1k次b樣條曲線以及反算(k-1)次b樣條曲線的樣條函數進行曲線構造。
10、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s1中，根據前述的b樣條曲線理論類比，可將b樣條曲線函數擴展到三維空間，形成b樣條曲面，從而構造出b樣條自由曲面以及b樣條直紋曲面。
11、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s1中，通過有限元方法形成三角形薄板單元中面內變形單元、面外變形單元、面內扭轉單元、坐標轉換矩陣的具體展開，為單元剛度的集成以及編程的具體實施提供了清晰的思路，在s1中，對目標函數應變能進行優化，詳細推導了在全局坐標下的應變能關于直紋曲面殼體結構關鍵點的敏感度。
12、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s2中，采用(1)k次b樣條曲線函數來構造直紋曲面的多條邊界曲線，從而實現多條邊界曲線的生成與連接，進一步的實現直紋曲面初始結構創建。
13、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s2中，根據直紋面結構形態創構問題對直紋曲面殼體結構形態創構方法進行建立。
14、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s3中，在多條導線的模擬情境下，對不規則邊界導線的直紋面組合的模型以及規則邊界的直紋面組合模型進行構造。
15、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s3中，在有分支孔洞的情形下得到結構的應力進步變化。
16、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s3中，通過變次數以及多種情況的組合對構造的模型進行反復驗證。
17、作為本專利技術所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法的一種優選方案，其中，在s4中，進行單片直紋自由曲面算例、直紋面結構模擬算例、自由曲面的直紋面近似算例以及直紋曲面殼體結構穩定性算例。
18、與現有技術相比，本專利技術具有的有益效果是，該種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，利用直紋面的幾何特性，并結合計算機輔助設計手段創造出滿足建筑功能要求和美觀需求的多樣化直紋面殼體初始結構，可實現不同次數拼接、挖洞、變次數等豐富的要求，具有編程上的通用性與建筑多樣性的要求，同時能夠兼顧建筑設計需求，并保證直紋面以光滑連續的自由曲線為導線、以直線為母線的幾何特點。該方法應結合初始結構建立方法和結構優化方法選擇合理的設計變量，過迭代優化，該方法能夠顯著提高殼體結構的整體力學性能和建筑美學效果，創造出建筑、結構、施工三者有機統一的直紋面殼體結構，為建筑形態的確定提供有益的參考，結合力學理論選取能夠體現整體結構性能且利于程序迭代計算的目標函數，替代傳統的結構體系中形態創構的方式，避免了無法有效的對自由曲面的形態結構進行創構的問題。
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1.一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S1中，引用B樣條定義曲線、曲面，通過1k次B樣條曲線以及反算(k-1)次B樣條曲線的樣條函數進行曲線構造。
3.根據權利要求2所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S1中，根據前述的B樣條曲線理論類比，可將B樣條曲線函數擴展到三維空間，形成B樣條曲面，從而構造出B樣條自由曲面以及B樣條直紋曲面。
4.根據權利要求3所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S1中，通過有限元方法形成三角形薄板單元中面內變形單元、面外變形單元、面內扭轉單元、坐標轉換矩陣的具體展開，為單元剛度的集成以及編程的具體實施提供了清晰的思路，在S1中，對目標函數應變能進行優化，詳細推導了在全局坐標下的應變能關于直紋曲面殼體結構關鍵點的敏感度。
5.根據權利要求4所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征
6.根據權利要求5所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S2中，根據直紋面結構形態創構問題對直紋曲面殼體結構形態創構方法進行建立。
7.根據權利要求6所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S3中，在多條導線的模擬情境下，對不規則邊界導線的直紋面組合的模型以及規則邊界的直紋面組合模型進行構造。
8.根據權利要求7所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S3中，在有分支孔洞的情形下得到結構的應力進步變化。
9.根據權利要求8所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S3中，通過變次數以及多種情況的組合對構造的模型進行反復驗證。
10.根據權利要求9所述的一種基于NURBS技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在S4中，進行單片直紋自由曲面算例、直紋面結構模擬算例、自由曲面的直紋面近似算例以及直紋曲面殼體結構穩定性算例。
...【技術特征摘要】
1.一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在s1中，引用b樣條定義曲線、曲面，通過1k次b樣條曲線以及反算(k-1)次b樣條曲線的樣條函數進行曲線構造。
3.根據權利要求2所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在s1中，根據前述的b樣條曲線理論類比，可將b樣條曲線函數擴展到三維空間，形成b樣條曲面，從而構造出b樣條自由曲面以及b樣條直紋曲面。
4.根據權利要求3所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在s1中，通過有限元方法形成三角形薄板單元中面內變形單元、面外變形單元、面內扭轉單元、坐標轉換矩陣的具體展開，為單元剛度的集成以及編程的具體實施提供了清晰的思路，在s1中，對目標函數應變能進行優化，詳細推導了在全局坐標下的應變能關于直紋曲面殼體結構關鍵點的敏感度。
5.根據權利要求4所述的一種基于nurbs技術的自由曲面殼體結構形態創構方法，其特征在于，在s2中，采用(1)k次b樣條曲線函...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王昆，王勝，安旭，魯萬卿，伏茂，王承林，吳楊洋，田為，朱海峰，王俊，
申請(專利權)人：中國建筑第七工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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