基于grasshopper平台的自由曲面结构形态生成系统研究

摘要

自由曲面结构以其卓越的建筑表现力在越来越多的实际工程中得到应用.所谓"自由曲面"是指不能通过解析表达也无法由简单曲面组合而得到的曲面形状.因此,如何生成合理且富于美感的曲面一直是自由曲面结构研究的首要问题.自由曲面结构生成问题具有大变形、大变位的强非线性等特点,既有找形分析方法仍存在一定的问题和局限性,因此本文引入向量式有限元作为新型的找形分析算法.该方法将结构离散为一系列质点,采用向量式力学的方法分析质点受力与运动,不存在单元刚度矩阵和矩阵奇异问题,且无需求解复杂的非线性联立方程组,以有效处理结构分析过程中的非线性问题.本文首先简要介绍了参数化设计理念以及其在自由曲面结构的应用状况，然后开发了基于Grasshopper平台的自由曲面结构形态生成系统并详细介绍了该系统的功能特点，最后结合算例分析对自由曲面结构参数化形态生成系统的应用性进行了验证。