空間結構形態(tài)學

目錄
序一
序二
前言
第1章形態(tài)學引論1
1.1形態(tài)學1
1.2結構形態(tài)學2
1.3空間結構形態(tài)學4
1.3.1空間結構形態(tài)與仿生4
1.3.2“形”主導的空間結構設計5
1.3.3“態(tài)”主導的空間結構設計10
1.3.4功能主導的空間結構設計14
1.4空間結構形態(tài)學發(fā)展17
第2章空間自由曲面形態(tài)設計24
2.1曲線和曲面的基本理論24
2.1.1平面曲線24
2.1.2空間曲線25
2.1.3空間曲面26
2.2空間自由曲面構造方法31
2.2.1貝塞爾曲線與曲面31
2.2.2B樣條曲線與曲面33
2.2.3準均勻B樣條曲線與曲面36
2.2.4三角B-B曲面37
2.2.5直紋面與可展曲面38
2.3空間自由曲面重構技術39
2.3.1基本概念39
2.3.2基于B樣條插值的曲面重構40
2.3.3基于準均勻B樣條插值的曲面重構41
2.3.4基于三角B-B曲面的散亂數(shù)據(jù)點曲面重構43
2.3.5蒙皮法曲面重構45
2.3.6逆向建模技術51
2.4空間仿生曲面參數(shù)化設計55
2.4.1仿貝殼曲面55
2.4.2仿梅花曲面59
2.5空間自由曲面優(yōu)化63
2.5.1能量法的基本原理64
2.5.2能量模型的改進64
2.5.3曲面優(yōu)化控制方程66
2.5.4控制方程的求解69
第3章空間網(wǎng)格結構形態(tài)設計73
3.1空間網(wǎng)格結構形態(tài)73
3.1.1傳統(tǒng)空間網(wǎng)格結構形態(tài)73
3.1.2自由曲面空間網(wǎng)格結構形態(tài)75
3.1.3空間網(wǎng)格結構的形與態(tài)76
3.2基于空間多面體的網(wǎng)格結構形態(tài)77
3.2.1空間多面體的數(shù)學描述77
3.2.2多面體表面網(wǎng)格劃分方法80
3.2.3多面體空間網(wǎng)格劃分方法86
3.3基于自由曲面的網(wǎng)格結構形態(tài)90
3.3.1曲面網(wǎng)格劃分基礎90
3.3.2等參線分割法96
3.3.3網(wǎng)格質(zhì)量和優(yōu)化119
3.4基于點云的網(wǎng)格結構形態(tài)125
3.4.1基本概念125
3.4.2基本流程126
3.4.3基于點云的網(wǎng)格生成方法127
第4章平面可變結構形態(tài)135
4.1可變結構概述135
4.1.1可變結構的發(fā)展135
4.1.2可變結構與連桿機構137
4.2平面可變結構的機構形式138
4.2.1Kempe連桿機構138
4.2.2雙鏈形連桿機構143
4.2.3閉合環(huán)形旋轉(zhuǎn)連桿機構147
4.3雙鏈形連桿機構的模塊分析147
4.3.1剪鉸單元148
4.3.2機構構造方法152
4.3.3機構運動特點156
4.3.4機構平面拓展158
4.4雙鏈形連桿機構的模塊組合160
4.4.1幾何鑲嵌理論161
4.4.2雙鏈形連桿機構的組合形式164
4.4.3組合模塊的構造方法170
4.4.4組合模塊的計數(shù)和優(yōu)化173
4.4.5幾種結構實現(xiàn)方式178
4.5徑向可開啟結構185
4.5.1設計參數(shù)185
4.5.2板單元設計189
4.6旋轉(zhuǎn)可開啟結構198
4.6.1概念分析與選型198
4.6.2板單元幾何協(xié)調(diào)性設計201
第5章空間可變結構形態(tài)206
5.1空間可變結構的機構形式206
5.1.1四連桿機構206
5.1.2五連桿機構211
5.1.3六連桿機構212
5.2空間連桿機構的模塊組合216
5.2.1Bennett連桿機構組合217
5.2.2Myard連桿機構組合225
5.2.3三軸對稱六連桿機構組合229
5.3空間可變結構的若干應用形式237
5.3.1翻轉(zhuǎn)開啟式開合結構237
5.3.2Bennett與膜材組合結構248
5.3.3蝶翅形結構252
5.3.4動態(tài)折板結構255
5.3.5可展衛(wèi)星天線結構256
5.4空間可變結構形態(tài)數(shù)值模擬259
5.4.1基本原理259
5.4.2可變結構桿件分析260
5.4.3可變結構節(jié)點分析263
5.4.4空間可變結構形態(tài)模擬示例267
第6章張力空間結構形態(tài)274
6.1張力空間結構的體系分析274
6.1.1張力空間結構的基本特性274
6.1.2結構體系分析方法274
6.1.3平衡矩陣分析理論277
6.1.4基于平衡矩陣的結構幾何穩(wěn)定性280
6.2張力空間結構找形288
6.2.1找形的定義288
6.2.2傳統(tǒng)找形方法289
6.2.3改進的找形方法295
6.2.4數(shù)值分析示例300
6.3張力空間結構找力308
6.3.1找力的定義308
6.3.2單自應力模態(tài)體系的可行預應力308
6.3.3多自應力模態(tài)體系的可行預應力309
6.3.4基于模擬退火算法的找力方法311
6.4典型張力空間結構形態(tài)318
6.4.1張拉整體結構318
6.4.2索穹頂結構328
6.4.3懸索結構336
6.4.4膜結構343
第7章空間結構施工形態(tài)355
7.1空間結構建造時空觀355
7.2施工形態(tài)全過程分析理論356
7.2.1多階段施工分析理論356
7.2.2線性范圍內(nèi)的簡化計算方法357
7.2.3多階段施工方案比較分析360
7.3施工形態(tài)全過程分析實例362
7.3.1華能北京熱電有限責任公司柱面網(wǎng)殼362
7.3.2沙特阿拉伯某儲料工程球面網(wǎng)殼367
7.3.3陜西黃陵儲煤網(wǎng)殼工程372
7.3.4北京首都國際機場T3A航站樓網(wǎng)架377
7.3.5杭州奧體中心網(wǎng)球中心開合屋蓋379
7.4張力空間結構索張拉施工形態(tài)控制384
7.4.1索張拉力計算384
7.4.2索張拉順序優(yōu)化控制392
7.4.3考慮溫度的張拉控制修正理論400
7.5索穹頂結構施工形態(tài)407
7.5.1幾何非線性力法408
7.5.2結構初始狀態(tài)的確定411
7.5.3穩(wěn)定平衡狀態(tài)的跟蹤413
7.5.4索穹頂結構成形全過程分析414
第8章空間結構形態(tài)控制419
8.1空間結構的靜態(tài)控制419
8.1.1靜態(tài)控制基本理論419
8.1.2優(yōu)化控制模型及策略425
8.1.3數(shù)值仿真分析示例433
8.2空間結構的動態(tài)控制436
8.2.1結構機電耦合動力方程436
8.2.2結構系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述438
8.2.3優(yōu)化控制模型及策略439
8.2.4數(shù)值仿真分析示例441
8.3空間結構的路徑規(guī)劃控制449
8.3.1路徑規(guī)劃控制的基本概念和方法449
8.3.2空間結構的路徑規(guī)劃控制模型及策略451
8.3.3數(shù)值仿真分析示例454
8.4空間結構形態(tài)控制體系458
8.4.1基于數(shù)值模型的形態(tài)控制框架的局限性458
8.4.2無線傳感器-執(zhí)行器網(wǎng)絡的可動結構集成體系458
8.4.3典型WKS數(shù)值仿真分析示例468
8.4.4三棱柱張拉整體結構WKS原型機479
參考文獻485