自由曲面建筑一体化造型与优化设计研究

以建立弯曲应力为零、薄膜应力最小的曲面为目标，提出了一种基于计算机辅助几何设计（CAGD）的一体化有限元建模技术与造型优化方法。该方法通过参数联动、模型自动更新等功能，实现了计算机自动进行自由曲面建筑造型的目的。利用软件自身的二次开发功能，建立了一套CAD软件与有限元软件协同建模与造型优化设计系统。该系统包含了三维参数化动态有限元建模中的若干关键技术，如CAD/CAE集成方法、基于应变能的空间结构优化以及有限元模型的参数驱动方法等。该系统可通过调整设计参数（约束条件，空间条件）得到多种合理曲面形态，同时也可以对建筑意图所设定的初始形状进行修改，为基于性能化的自由曲面建筑造型设计提供新的方法。该系统可利用建筑设计所提供的初始曲面形状进行合理的参数定义，在此基础上通过若干次优化修正，改善结构的力学性能。