空間結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)

目錄
序一
序二
前言
第1章形態(tài)學(xué)引論1
1.1形態(tài)學(xué)1
1.2結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)2
1.3空間結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)4
1.3.1空間結(jié)構(gòu)形態(tài)與仿生4
1.3.2“形”主導(dǎo)的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計5
1.3.3“態(tài)”主導(dǎo)的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計10
1.3.4功能主導(dǎo)的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計14
1.4空間結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)發(fā)展17
第2章空間自由曲面形態(tài)設(shè)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(gòu)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(gòu)技術(shù)39
2.3.1基本概念39
2.3.2基于B樣條插值的曲面重構(gòu)40
2.3.3基于準均勻B樣條插值的曲面重構(gòu)41
2.3.4基于三角B-B曲面的散亂數(shù)據(jù)點曲面重構(gòu)43
2.3.5蒙皮法曲面重構(gòu)45
2.3.6逆向建模技術(shù)51
2.4空間仿生曲面參數(shù)化設(shè)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(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計73
3.1空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)73
3.1.1傳統(tǒng)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)73
3.1.2自由曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)75
3.1.3空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形與態(tài)76
3.2基于空間多面體的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)77
3.2.1空間多面體的數(shù)學(xué)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(jié)構(gòu)形態(tài)90
3.3.1曲面網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形態(tài)135
4.1可變結(jié)構(gòu)概述135
4.1.1可變結(jié)構(gòu)的發(fā)展135
4.1.2可變結(jié)構(gòu)與連桿機構(gòu)137
4.2平面可變結(jié)構(gòu)的機構(gòu)形式138
4.2.1Kempe連桿機構(gòu)138
4.2.2雙鏈形連桿機構(gòu)143
4.2.3閉合環(huán)形旋轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)147
4.3雙鏈形連桿機構(gòu)的模塊分析147
4.3.1剪鉸單元148
4.3.2機構(gòu)構(gòu)造方法152
4.3.3機構(gòu)運動特點156
4.3.4機構(gòu)平面拓展158
4.4雙鏈形連桿機構(gòu)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(gòu)的組合形式164
4.4.3組合模塊的構(gòu)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)方式178
4.5徑向可開啟結(jié)構(gòu)185
4.5.1設(shè)計參數(shù)185
4.5.2板單元設(shè)計189
4.6旋轉(zhuǎn)可開啟結(jié)構(gòu)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(shè)計201
第5章空間可變結(jié)構(gòu)形態(tài)206
5.1空間可變結(jié)構(gòu)的機構(gòu)形式206
5.1.1四連桿機構(gòu)206
5.1.2五連桿機構(gòu)211
5.1.3六連桿機構(gòu)212
5.2空間連桿機構(gòu)的模塊組合216
5.2.1Bennett連桿機構(gòu)組合217
5.2.2Myard連桿機構(gòu)組合225
5.2.3三軸對稱六連桿機構(gòu)組合229
5.3空間可變結(jié)構(gòu)的若干應(yīng)用形式237
5.3.1翻轉(zhuǎn)開啟式開合結(jié)構(gòu)237
5.3.2Bennett與膜材組合結(jié)構(gòu)248
5.3.3蝶翅形結(jié)構(gòu)252
5.3.4動態(tài)折板結(jié)構(gòu)255
5.3.5可展衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)256
5.4空間可變結(jié)構(gòu)形態(tài)數(shù)值模擬259
5.4.1基本原理259
5.4.2可變結(jié)構(gòu)桿件分析260
5.4.3可變結(jié)構(gòu)節(jié)點分析263
5.4.4空間可變結(jié)構(gòu)形態(tài)模擬示例267
第6章張力空間結(jié)構(gòu)形態(tài)274
6.1張力空間結(jié)構(gòu)的體系分析274
6.1.1張力空間結(jié)構(gòu)的基本特性274
6.1.2結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)幾何穩(wěn)定性280
6.2張力空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)找力308
6.3.1找力的定義308
6.3.2單自應(yīng)力模態(tài)體系的可行預(yù)應(yīng)力308
6.3.3多自應(yīng)力模態(tài)體系的可行預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)形態(tài)318
6.4.1張拉整體結(jié)構(gòu)318
6.4.2索穹頂結(jié)構(gòu)328
6.4.3懸索結(jié)構(gòu)336
6.4.4膜結(jié)構(gòu)343
第7章空間結(jié)構(gòu)施工形態(tài)355
7.1空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)施工形態(tài)407
7.5.1幾何非線性力法408
7.5.2結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)成形全過程分析414
第8章空間結(jié)構(gòu)形態(tài)控制419
8.1空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的動態(tài)控制436
8.2.1結(jié)構(gòu)機電耦合動力方程436
8.2.2結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(luò)的可動結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)WKS原型機479
參考文獻485