双曲抛物面在建筑造型设计中的文化表达

双曲抛物面具有良好的结构受力性能与优美的曲面形态,是建筑设计中常用的造型曲面。随着社会、经济、文化的发展,以及数字技术的进步,建筑设计中对双曲抛物面的运用得到空前发展。文章以双曲抛物面在建筑设计中运用的大量案例,探讨双曲抛物面在体育文化承载、地域文化融合、城市历史文化传承与科技文化展现上充满张力和动感艺术特性的文化表达。

基于数据驱动的FAST主动反射面调节优化模型

针对500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的主动反射面调节问题,利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程,该方法不同于以往的坐标旋转的方法。利用反射面板重心点作为反射点,将反射接收比定义为能把光线反射到馈源舱被其接收的面板数量与300 m口径工作抛物面下总面板数量的比值。结合主索节点径向伸缩距离、边界平稳过度和邻接距离变化幅度三个约束条件,以接收比最大化作为目标函数,建立了一个工作抛物面优化模型,并利用节点数据和模拟退火算法对其进行求解,得到了工作理想抛物面。选用两组天体角度进行实例分析,结果显示调节后的接收比增大12.82%,并给出了工作主索节点的部分径向调节方案。本研究为FAST对于任意天体角度的变形提供了一种新的建模方法,也对馈源舱反射接收比提出了一种新的计算方式。

Linking Conditions for Models with Geometrical Basis

Usually it is demanded that the metric and its 1st derivatives have to match at the boundary of two adjacent regions which are solutions to Einstein’s field equation. We propose a new linking condition concerning gravitational models based on surfaces which could be embedded into a higher dimensional flat space. We probe this condition for the Schwarzschild interior and exterior solution.

基于目标优化模型的“FAST”主动反射面的形状调节

文章主要研究在约束条件下,如何调节反射面使其尽可能达到理想抛物面的问题。首先通过空间解析几何理论,将三维空间转化为二维空间,建立优化模型;然后通过坐标变换,求解出理想抛物面,并计算出了需要调节的面板和促动器伸缩量;最后通过检验,验证了模型和结果的正确性。

不同施肥方法对马来沉香和土沉香苗期根系生长的影响

以珍贵树种马来沉香、土沉香1年生播种苗木为材料进行试验,研究指数施肥、平均施肥对2种沉香苗期根系生长动态及对N的响应特征。结果表明,经氮素处理的马来沉香、土沉香的根系生物量、根系长度、根系表面积、根系平均直径、根体积等指标均显著高于对照处理(P<0.05)。经指数施肥处理的苗木根系生长及各形态指标均高于平均施肥处理。同一时期在相同施肥处理方式下,马来沉香苗根系生长及根系形态指标值均高于土沉香。洛伦兹模型对不同施肥方法处理下马来沉香、土沉香苗木生长指标与根系生物量进行拟合,具有较高的R2(0.95—0.99)和较低的RSMD(0.538—2.352);抛物面模型对不同施肥方法处理下马来沉香、土沉香苗木生长指标与比根长进行拟合,具有较高的R2(0.92—0.99)和较低的RSMD(3.218—6.692)。

激光深熔焊接抛物面小孔模型

激光深熔焊接由于其无与伦比的优良特性成为高功率激光工业应用的主要方面。在假设小孔为旋转抛物面结构的基础上,通过分析小孔内的压力平衡、蒸发压力、表面张力、能量平衡、小孔壁的温度以及小孔底部的能量平衡问题,采用数值迭代方法求解出小孔的深度和宽度。将焊接中的理论分析由假设小孔形状为圆柱面只能适合低速焊接推广到中高速焊接。计算了在不同焊接速度下小孔的深度、宽度以及与焊接试验的焊缝深度,与焊接试验中得到的结果进行了比较,理论计算结果也比较吻合实际焊接情况。

基于空间仿射对应点列的双曲抛物面三维构建及分析

利用计算机3D软件构建基于空间仿射对应点列的双曲抛物面。对双曲抛物面进行不同方向的投射,可以准确得到双曲抛物面不同方位和角度的投影图。从这些投影图中,可以更直观、清楚的了解双曲抛物面的投影特点。使用多个不同位置的平面对双曲抛物面进行截切,并通过分析、观察截交线的变化趋势,得出几点规律性的结论。

利用Cluster资料对经验及抛物面磁场模式性能的研究

Cluster的观测区包括太阳风与磁层相互作用的关键区域.本文将Tsyganenko经验模式T96,T01及Alexeev抛物面模式A2000的模拟结果与Cluster的磁场资料进行了详细对比,研究了两种模式对于近地点分别位于日侧及夜侧磁层的不同Cluster轨道上磁场的模拟性能.结果表明:(1)Cluster近地点附近轨道上的磁场主要受Birkland电流影响,T96,T01能很好地估计电流系位置,但对其强度模拟有所偏差,由于A2000不包含Ⅱ区场向电流,因此模拟不出近地点附近的磁场扰动;(2)对于0>Dst>-100nT情况,T96与T01性能相当,但由于缺少部分环电流,T96对于日侧昏线附近的磁场模拟偏差大;(3)T96与T01对夜侧近地点轨道上磁场模拟的均方根相对误差为40%左右,受极尖区电流影响,日侧时误差上升到50%,而A2000均方根相对误差明显偏大,均为58%左右.

磁层磁场模式的研究进展

磁场模式是表述空间磁场的一种有效工具,对于研究磁层大尺度电流系的发展变化和辐射带粒子具有重要意义.本文介绍了三种主要的磁层磁场模式,即经验模式、抛物面模式和事件导向模式,结合模式的原理和特点,对模式的改进情况和性能检验进行了详细论述,并对三种模式进行了对比分析.三种模式都能对暴时磁场进行动态模拟.最近的Tsyganenko模式考虑了太阳风的历史作用,每个磁场源都有自己的松弛时间尺度及驱动函数;抛物面模式A01中增加了场向电流及窄尾流效应;事件导向模式G03增加了非对称环电流和局地窄尾流片效应.

相邻四片Bezier曲面的C^1连续光滑拼接

相邻的多片 Bezier曲面拼接时 ,在边界处容易引起连续性问题。作者提出了一种方法 ,通过构造逼近曲面片 ,在相邻的四片曲面片边界及交点处达到 C1连续。该方法的关键点在于确定交点周围曲面片上相互关联的四个 Bezier控制点 ,使得曲面片在交点处达到 C1连续 。

异形抛物面天线反射面造型方法研究

针对双曲率异形抛物面天线反射面,难以使用常规造型方法准确表达的问题,通过分析该型天线的几何特性,提出一种可行的造型方法。最后应用该法在Pro/Engineer中实现某型天线反射面的三维造型,验证其可行性。

经验和抛物面模式模拟暴时磁场的误差特性研究

利用两种不同的磁场模式,协同GOES10/12、Polar及Geotail的实测资料,本文对3种不同强度磁暴的磁层磁场进行了详细分析,从而检验了两种不同磁场模式的可靠性,给出了模式间的性能对比。我们采用Tsyganenko经验模式及Alexeev抛物面模式,分别模拟了2004年4月、7月和11月的磁暴,3个磁暴过程中最强Dst指数分别达到-110nT,-150nT以及-289nT。结果发现:T01模式对于中等磁暴时磁场模拟准确,而由于建立模式的数据库中强磁暴资料少,模式中不包含亚暴效应,T01对于强磁暴磁场模拟的误差增大,磁场分量远远偏离观测值;A2000模式缺少部分环电流及Ⅱ区场向电流,模式对于近地点Polar轨道上的磁场扰动模拟不足,对强磁暴时亚暴效应的过高模拟使其模拟的磁场分量偏高;T01模式对于中等磁暴时磁场的模拟效果明显好于A2000模式,随着磁层扰动的增强,T01与A2000模式的总体性能相当。

单层鞍形网壳弹塑性稳定性试验研究

本文介绍了一个鞍形单层网壳的模型试验。试验对该网壳结构内部16个节点采用位移控制法进行比例加载,得到了结构的屈曲后性能。同时,作者又采用分割有限元法编制了适用于网壳非弹性分析的计算机有限元程序,对该结构进行了精确的弹塑性全过程分析。分析与试验结果吻合良好。

双曲索网结构极限能力影响因素分析

以双曲抛物面索网结构为研究对象,考虑索网结构在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用钢绞线本构关系及ANSYS中索单元,对双曲抛物面索网在固定边界条件下承受静力荷载作用下的极限承载力进行分析,研究了索网结构中索的初索力及索网结构几何大小对索网结构承载能力的影响。结果表明,索网结构随着预应力比的增加,索网结构的承载能力逐渐下降,在半跨荷载作用下,索的极限承载能力相对于全跨荷载工况略有提高;随着预应力增大,两种荷载布置引起的极限荷载差别减小。在工程上,常用几何大小范围内几何尺寸对极限承载能力的影响不大。本文结果可供索网结构设计及施工时参考。

福州海峡国际会展中心展厅外装饰工程设计与施工

双曲面抛物体造型是建筑外装饰工程设计与施工的难题;开启天窗是外装饰工程防水设计的难题。福州海峡国际会展中心展厅外装饰通过异形四边板块平面拟合实现双曲面抛物体造型;通过装饰线条分格有效地缓解渐变的曲度;通过三维模型提取立柱与横梁连接的十字交叉点坐标,解决定位与面板下料难题,实现施工工期的预测与控制,通过开启天窗的间断、凸出屋面位置布置,采取合理的排水、防水设计,解决开启天窗易出现渗漏的弊病。

机械误差对仿真中抛物面反射器特性的影响

在射频目标仿真中,影响导引头跟踪误差的主要有目标模拟器的机械运动和抛物面反射器的机械误差(包括表面误差和馈源支架的安装与变形误差)。其中抛物面反射器的机械误差主要影响相位。本文分析了各种误差之间的关系,并根据工程设计需要建立了机械误差与相位关系的数学模型。

旋转抛物面实时成象的等灰度曲线算法

本文提出一种全新的,可推广至一般二次曲面的旋转抛物面实时成象的等灰曲度线算法。这种算法只需绘出旋转抛物面上的漫反射和镜面反射等灰度曲线组,就能得到具有高度真实感的旋转抛物面图像。这种算法的计算量远远小于传统的逐点计算灰度法,并且适于用并行流水硬件结构实现。理论分析和软件仿真证明:这种算法非常适合于二次曲面实时成象。

基于最小二乘法模型的FAST反射面形状调节问题研究

文章针对中国天眼(FAST)主动反射面在工作状态下确定理想抛物面的问题,建立最小二乘法的优化模型。首先,利用空间直角坐标系下旋转抛物面的方程,求得FAST工作抛物面的理想方程。其次,结合反射面板调节因素,即促动器顶端径向伸缩量为参数,基于最小二乘法,利用"FAST基准态的2 226个主索节点空间位置坐标"进行拟合优化,使FAST主动反射面在调节范围内最大程度接近理想抛物面。问题中,当待观测天体位于基准球面正上方时,进行3种情况下的分析,最后通过建立方程模型与最小二乘法优化模型得到FAST工作状态下的理想抛物面方程。

FAST反射面形状调节策略研究

文章综合考虑FAST上各个主索节点在经度方向、纬度方向上的位移变化和边缘光滑度等因素,研究了反射面的变形策略,借助粒子群算法,建立了较为符合实际的理想抛物面模型;然后利用欧拉旋转定理建立旋转模型,得到旋转后的理想抛物面模型,再通过旋转基准球面固定照明区域的方法,求得工作抛物面上照明区域内692个主索节点编号,伸缩量以及位置坐标;最后利用降维的技巧,求出基准球面和工作抛物面上的反射信号接收比。

基于搜索优化的“FAST”主动面板调节方案设计

针对FAST的主动反射面的形状调节问题,建立了初始条件下理想工作面的计算模型。将理想接收面同射电望远镜物理约束条件结合,建立了基于软约束的多目标优化模型,利用搜索法求解,得到了约束条件下工作面反射面板最优调解方案。利用几何光学性质,建立了基于蒙特卡洛法的馈源舱接收比评估模型,量化评估反射面板接收信号效果。