船舶曲面分段建造作业调度数字化仿真与优化

针对船舶曲面分段建造难度大、效率低的问题,对曲面分段车间建造作业调度过程进行仿真与优化研究。首先,提出基于虚拟流水线的分段建造车间作业调度模式;其次,基于数字化工厂策略实现其作业调度过程的仿真;以最大完工时间最小化为目标,提出基于遗传算法的作业调度过程优化;最后,以实际生产计划为对象进行了实例验证。结果表明:基于虚拟流水线的作业调度模式和基于数字化工厂策略的仿真优化,有效缩短了曲面分段建造周期,为提升船舶建造效率和水平提供了支撑。

面向船体曲面分段建造的空间调度核心思路构建

本文主要分析了船体曲面分段建造动态空间方法,建立动态空间调度流程。针对船体曲面分段产生调度复杂并且具有时空耦合特性,以及船舶建造分段搭载网络计划图,最终确定了船体曲面分段建造的时间,结合空域思想最终全面构建船体分段在工作平台上的空间位置。阐述了该系统干扰和不确定因素的存在,从而提出了相应的策略以调整适应时空为解决船舶生产效率以及空间利用率提供了重要途径。

编织式复杂拓扑空间网壳设计与建造关键技术与应用

本项目是一个建筑-结构一体化的跨专业研究。面向当前自由曲面建筑形态的建造的国际前沿问题,课题组原创性地提出了一种基于主动弯曲(bending active)原理,使用连续弹性杆件相互编织找形的空间网壳结构,可以适用于各种不同形态的大尺度自由曲面的建造,具有不需要使用复杂的数控加工、空间定位设备,建造经济快速,具有广泛的适应性等系列技术优势。课题组开发了针对这一编织式网壳的复杂拓扑网格生成算法,基于非线性编程和自启发式算法的结构优化技术,面向建造的三维样条曲线展开和动态工序优化技术,以及一系列结构性能提升技术,并在一系列工程实践中验证了其广泛的应用前景。

基于编织结构的混凝土壳体建造研究

混凝土壳体是一种优美却不易建造的建筑形式,设计方法的复杂性以及建造需要的大量人力限制了它的应用。研究借助一种能够建造自由曲面的编织结构,提出了一种创新性的混凝土壳体施工方法,意图在保证壳体成形的情况下使建造更便宜、操作更方便。该方法基于我们提出的一种主动弯曲的编织结构,由编织结构模具、承载面和边缘节点三层系统组成。这种基于编织结构的混凝土壳体建造方法的优势在于,编织结构不仅能够节省建造的时间、材料和人力投入,而且可以在不使用数控加工设备的情况下实现混凝土壳体形状的多样性。

曲面混凝土模板制造的工业化探索

随着社会的技术进步与思想解放,人们对建筑个性化的需求不断加大,大量具有复杂曲面的建筑形态随之涌现,但其建造问题存在巨大挑战,特别是大量异形模板的制造技术仍处于低技状态。数控机械臂作为能搭载多种前端工具实现不同加工的数控设备,成为新时代计算机复杂模型向物理实体转化的桥梁,在实际建造中具有广泛用途和高度灵活性。文中在建筑几何学视角下,通过研究建筑中常见曲面形式的建构逻辑,将之与机械臂结合,实现异形模板加工过程的数字化升级,探索非线性建筑快速建造的工业化途径。最后,以非线性曲面装置加工实验为例.验证曲面加工工业化的可行性。

力与美的融合——科技赋能冬奥“雪绒星”

2022年北京冬奥会期间,结合冬奥冰雪主题、科技冬奥理念、冰立方参考形式和公共空间需求,本文团队在国家游泳中心南广场上完成了立体雪花造型的灯光艺术雕塑组团“雪绒星”。本文介绍了“雪绒星”的设计构思和数控建造方法研究中的创新工作,并简述了该项目所使用的技术——团队自主研发的编织结构空间网壳建造系统及其应用。