空间结构形态学

目录
序一
序二
前言
第1章形态学引论1
1.1形态学1
1.2结构形态学2
1.3空间结构形态学4
1.3.1空间结构形态与仿生4
1.3.2“形”主导的空间结构设计5
1.3.3“态”主导的空间结构设计10
1.3.4功能主导的空间结构设计14
1.4空间结构形态学发展17
第2章空间自由曲面形态设计24
2.1曲线和曲面的基本理论24
2.1.1平面曲线24
2.1.2空间曲线25
2.1.3空间曲面26
2.2空间自由曲面构造方法31
2.2.1贝塞尔曲线与曲面31
2.2.2B样条曲线与曲面33
2.2.3准均匀B样条曲线与曲面36
2.2.4三角B-B曲面37
2.2.5直纹面与可展曲面38
2.3空间自由曲面重构技术39
2.3.1基本概念39
2.3.2基于B样条插值的曲面重构40
2.3.3基于准均匀B样条插值的曲面重构41
2.3.4基于三角B-B曲面的散乱数据点曲面重构43
2.3.5蒙皮法曲面重构45
2.3.6逆向建模技术51
2.4空间仿生曲面参数化设计55
2.4.1仿贝壳曲面55
2.4.2仿梅花曲面59
2.5空间自由曲面优化63
2.5.1能量法的基本原理64
2.5.2能量模型的改进64
2.5.3曲面优化控制方程66
2.5.4控制方程的求解69
第3章空间网格结构形态设计73
3.1空间网格结构形态73
3.1.1传统空间网格结构形态73
3.1.2自由曲面空间网格结构形态75
3.1.3空间网格结构的形与态76
3.2基于空间多面体的网格结构形态77
3.2.1空间多面体的数学描述77
3.2.2多面体表面网格划分方法80
3.2.3多面体空间网格划分方法86
3.3基于自由曲面的网格结构形态90
3.3.1曲面网格划分基础90
3.3.2等参线分割法96
3.3.3网格质量和优化119
3.4基于点云的网格结构形态125
3.4.1基本概念125
3.4.2基本流程126
3.4.3基于点云的网格生成方法127
第4章平面可变结构形态135
4.1可变结构概述135
4.1.1可变结构的发展135
4.1.2可变结构与连杆机构137
4.2平面可变结构的机构形式138
4.2.1Kempe连杆机构138
4.2.2双链形连杆机构143
4.2.3闭合环形旋转连杆机构147
4.3双链形连杆机构的模块分析147
4.3.1剪铰单元148
4.3.2机构构造方法152
4.3.3机构运动特点156
4.3.4机构平面拓展158
4.4双链形连杆机构的模块组合160
4.4.1几何镶嵌理论161
4.4.2双链形连杆机构的组合形式164
4.4.3组合模块的构造方法170
4.4.4组合模块的计数和优化173
4.4.5几种结构实现方式178
4.5径向可开启结构185
4.5.1设计参数185
4.5.2板单元设计189
4.6旋转可开启结构198
4.6.1概念分析与选型198
4.6.2板单元几何协调性设计201
第5章空间可变结构形态206
5.1空间可变结构的机构形式206
5.1.1四连杆机构206
5.1.2五连杆机构211
5.1.3六连杆机构212
5.2空间连杆机构的模块组合216
5.2.1Bennett连杆机构组合217
5.2.2Myard连杆机构组合225
5.2.3三轴对称六连杆机构组合229
5.3空间可变结构的若干应用形式237
5.3.1翻转开启式开合结构237
5.3.2Bennett与膜材组合结构248
5.3.3蝶翅形结构252
5.3.4动态折板结构255
5.3.5可展卫星天线结构256
5.4空间可变结构形态数值模拟259
5.4.1基本原理259
5.4.2可变结构杆件分析260
5.4.3可变结构节点分析263
5.4.4空间可变结构形态模拟示例267
第6章张力空间结构形态274
6.1张力空间结构的体系分析274
6.1.1张力空间结构的基本特性274
6.1.2结构体系分析方法274
6.1.3平衡矩阵分析理论277
6.1.4基于平衡矩阵的结构几何稳定性280
6.2张力空间结构找形288
6.2.1找形的定义288
6.2.2传统找形方法289
6.2.3改进的找形方法295
6.2.4数值分析示例300
6.3张力空间结构找力308
6.3.1找力的定义308
6.3.2单自应力模态体系的可行预应力308
6.3.3多自应力模态体系的可行预应力309
6.3.4基于模拟退火算法的找力方法311
6.4典型张力空间结构形态318
6.4.1张拉整体结构318
6.4.2索穹顶结构328
6.4.3悬索结构336
6.4.4膜结构343
第7章空间结构施工形态355
7.1空间结构建造时空观355
7.2施工形态全过程分析理论356
7.2.1多阶段施工分析理论356
7.2.2线性范围内的简化计算方法357
7.2.3多阶段施工方案比较分析360
7.3施工形态全过程分析实例362
7.3.1华能北京热电有限责任公司柱面网壳362
7.3.2沙特阿拉伯某储料工程球面网壳367
7.3.3陕西黄陵储煤网壳工程372
7.3.4北京首都国际机场T3A航站楼网架377
7.3.5杭州奥体中心网球中心开合屋盖379
7.4张力空间结构索张拉施工形态控制384
7.4.1索张拉力计算384
7.4.2索张拉顺序优化控制392
7.4.3考虑温度的张拉控制修正理论400
7.5索穹顶结构施工形态407
7.5.1几何非线性力法408
7.5.2结构初始状态的确定411
7.5.3稳定平衡状态的跟踪413
7.5.4索穹顶结构成形全过程分析414
第8章空间结构形态控制419
8.1空间结构的静态控制419
8.1.1静态控制基本理论419
8.1.2优化控制模型及策略425
8.1.3数值仿真分析示例433
8.2空间结构的动态控制436
8.2.1结构机电耦合动力方程436
8.2.2结构系统的状态空间描述438
8.2.3优化控制模型及策略439
8.2.4数值仿真分析示例441
8.3空间结构的路径规划控制449
8.3.1路径规划控制的基本概念和方法449
8.3.2空间结构的路径规划控制模型及策略451
8.3.3数值仿真分析示例454
8.4空间结构形态控制体系458
8.4.1基于数值模型的形态控制框架的局限性458
8.4.2无线传感器-执行器网络的可动结构集成体系458
8.4.3典型WKS数值仿真分析示例468
8.4.4三棱柱张拉整体结构WKS原型机479
参考文献485