冰上运动建筑曲面光伏参数化集成设计研究

2022年冬奥会成功举办,国内掀起了冰上体育运动的热潮,冰上运动建筑需求量和能源消耗量随之增长。光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)作为建筑节能的主要手段之一,在体育建筑屋面具有较大的集成潜力。通过建立寒冷地区曲面冰上运动建筑典型模型进行集成设计研究,基于Grasshopper参数化平台实现新型柔性CIGS薄膜光伏组件沿屋面曲线形态的优化布置,从两个层级出发,提出参数化设计方法与构造措施。通过Honeybee进行能耗模拟,结果表明,该柔性光伏系统全年可以为冰上运动建筑降低15.82%的能量消耗,进而验证了该方案的节能性,为建筑师进行寒冷地区曲面冰上运动建筑设计的节能优化设计提供数据支撑及科学依据。

TPMS骨组织多孔结构参数化设计方法研究

三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)曲率为零,具有相连通的高孔隙率结构,能够更好地适应细胞增长、营养物输送和代谢物排出。基于传统CAD的TPMS多孔结构设计,孔隙率、孔径大小与TPMS曲面参数未建立明确的对应关系,设计缺乏灵活性。通过探究阈值和周期对孔隙率的影响关系,提出一种TPMS多孔结构参数化设计方法。基于TPMS设计孔单元,研究发现阈值与孔隙率基本呈线性关系,周期与孔隙率无关,但周期的改变会显著影响模型的孔径大小。由此将阈值和周期作为参数化设计的主要参数输入,可自动生成孔隙率和孔径大小可控的多孔结构。该方法实现于Rhinoceros的Grasshopper(GH)插件,并进行实例验证。

弧齿锥齿轮齿面建模和参数化设计系统软件开发

基于弧齿锥齿轮的复杂齿面设计和实际啮合情况,提出一种利用齿廓成型刀具的齿廓建模方法,能有效实现弧齿锥齿轮齿廓的精确建模.以弧齿锥齿轮为主要建模对象,提出自动化建模及装配方法,开发一种参数化设计系统软件.该软件能够实现弧齿锥齿轮的自动化快速建模和装配,缩短建模时间,提高设计质量与效率,有助于推动产业数字化转型,发展高端装备制造业.

基于参数化建构的云锦延伸设计——以陈之佛图案骨式为起点

本文对陈之佛提出的图案骨式进行结构性分析及图案建构创新与参数化设计,旨在探究非遗与现代图案设计、参数化设计、陈设设计等艺术科技相融合的契机与理论依据,并结合公共空间环境下的室内陈设品、空间装置艺术的研究实验,探究南京云锦织造技艺在非遗延伸设计中的运用方法,希冀为传统非遗可持续发展提供一条新的思路。

楚织物杯纹的参数化设计与运用研究

面对当前文创产业中纹样数字资源形式和运用场景单一等问题,将参数化设计技术引入纹样创作中,能更好地应对信息化时代对纹样的设计、运用和共享等需求。以楚织物中运用广泛的杯纹为例,基于Rihno软件的Grasshopper平台,对纹样进行构形分析、参数化逻辑构建和过程设计,通过实践总结杯纹的参数化设计方法,探索参数化纹样数字资源在不同文创领域的应用潜能。研究认为参数化设计交互性和开放性强,生成的信息模型式数字资源便于修改和共享,能突破传统纹样设计思维的局限性、提升纹样创作的工作效率,在立体化、交互式和众创设计领域更具有发展潜力。

参数化与城市设计构成要素

参数化设计伴随计算机软硬件的发展得到了广泛应用,起源于德勒兹德一系列哲学思想,并带有其独特的美学特征。在传统的城市设计理论与构成知识基础上,将参数化作为切入点,分析城市设计的构成五大要素:道路结构、空间组织、空间形态、建筑形态与界面。为解决当代城市设计中的具体问题提供参数化角度的设计思路与参考方案。

基于CATIA的平面机构自顶向下参数化设计

文章以缝纫机下针机构为例,介绍了在CATIA软件中实现平面机构自顶向下的参数化设计方法,为平面机构创新设计快速建模提供了一种快捷、实用的新思路。

拱坝体形参数化设计与体形智能优化研究

拱坝体形设计需考虑多个复杂因素,如坝址河谷形状、工程地质条件、区域地震烈度、枢纽布置和泄洪方式等,是一个典型的复杂优化问题。提出了一种通用的拱坝体形参数化设计方法,可统一描述抛物线、双曲线等各类形式的拱坝。采用固定拱端位置,调整拱冠梁位置、形状、拱厚等来驱动拱坝体形变化,实现拱坝自动化建模和有限元应力变形计算。将拱坝体积最小作为优化目标,在几何、应力、稳定等约束下,进行拱坝体形智能优化。采用该方法进行某高拱坝的体形优化,优化效率高、优化效果明显,优化体形的拱坝坝体应力、建基面等效应力等均满足规范要求,柔度系数和应力水平也符合经验建议指标。

重型燃气轮机侧向进气蜗壳参数化设计方法研究

重型燃气轮机侧向进气蜗壳会带来额外进气损失并产生进气畸变,这将会影响压气机的效率和稳定性,进而影响整机效率。目前侧向进气蜗壳的设计仍以经验设计为基础,并未形成系统化的侧向进气蜗壳参数化设计方法,尚无各关键无量纲参数的推荐取值范围。该文基于传统的蜗壳设计理论,针对侧向进气道蜗壳进行简化设计,并通过数值模拟方法研究其内部流动机理,明确进气蜗壳内的流动损失主要来自导流锥两侧的剪切涡、支板绕流涡和收缩段边界层。在此基础上,提出一种参数化设计方法,研究几何结构对进气蜗壳总压损失和出口气流不均匀性的影响。结果表明,收缩段入口直径、锥底直径和锥角对进气蜗壳气动性能影响较大。最后,该文给出各设计参数的推荐取值范围,可为未来高性能侧向进气蜗壳设计准则制定提供基础。

大型LNG船集管区平台结构参数化设计与计算分析

为实现对大型LNG船集管区平台的高效与高质量设计,提出一种集管区平台的三维参数化设计方法,通过CATIA V6软件二次开发和知识工程模板,快速搭建平台的有限元模型和实体模型,并实现工程图出图;同时提出一种对大型LNG船集管区平台的加载方式,利用有限元数值仿真技术对平台的强度进行计算校核。研究表明,采用该参数化设计方法较常规设计周期缩短了8天,提高了设计精度,加载方式可有效模拟平台的受力情况,为今后同类LNG集管区平台的设计提供一定参考。

参数化设计减小矩形花键滚刀代用圆弧的误差

针对矩形花键滚刀代用圆弧相对于理论法向齿形的误差进行了参数化的程序设计,根据最大误差最小法算法以及回代算法,减小了矩形花键滚刀齿形代用圆弧的误差、获得了合理的代用圆弧的圆心坐标及半径值以及缩短了设计周期。其基本方法:首先计算出矩形花键滚刀法向齿形的坐标点公式,然后用双圆弧来代替理论齿形,推导出双圆弧拟合公式。之后基于最大误差最小法算法和回代算法,最后以ObjectARX为开发工具,基于C#.NETAPI的技术,利用优化后的代用圆弧的圆心坐标和半径值以及数据库中的其他相关参数完成矩形花键滚刀法向齿形图的绘制,并且自主研发设计出一套集矩形花键滚刀参数设计、滚齿自动加工参数仿真、干涉参数验算和滚齿数据处理控制于一体的通用矩形花键滚刀参数人性化自动设计绘制平台,实现渐变和矩形状的花键法向滚刀的滚齿参数自动化绘制设计。

涨套参数化设计方法研究与实现

为了提高零件模型设计的工作效率,在分析比较两种型号涨套结构的基础上,提取了9个尺寸参数和8个特征参数,拟定并实现了分类型、同类型和超级副本三种参数化设计方案。基于涨套的设计方案,指出了参数化设计方案与一般设计方案相比的优点,并对比分析了三种参数化设计方案的特点,指出三种参数化设计方案在实际生产设计中的适用范围。通过CATIA软件中的catalog功能,在以上不同的参数化设计方案的基础上,分别建立了零件库与特征库。

面向制造与装配的设计的装配式竖向预制混凝土构件参数化设计与应用

装配式建筑设计、生产过程存在标准化程度低、数据联系较差等诸多问题。引入了制造业中面向制造与装配的设计(design for manufacturing and assembly,DFMA)的产品设计理念,研究了装配式建筑竖向预制混凝土(precast concrete,PC)构件的快速建模与深化设计应用,通过对建筑企业大量装配式建筑项目PC构件深化设计图纸的梳理分析,分析了图纸中构件组成规律,创新性地将PC构件二次拆分为模块。分析模块的种类、组合规律、数据架构等,形成模块的设计标准。将设计标准融入建筑信息模型(building information modeling,BIM)软件中,并开发相应的工具软件实现模块的快速建模。以软件创建的参数化标准模块为基础,以关联、匹配、调取、组合、拆解的关键技术实现PC构件的深化设计与工厂的制造联系。最后,通过实际工程案例进行测试对比。结果表明,竖向PC构件的建模速度提升70%、深化设计效率提升约80%,深化设计费用节省约80%,实现最小制造成本。研究结果有助于构建装配式建筑标准化的设计和生产体系,推广少规格多组合的设计方法,强化数据联系,提高装配式建筑的综合效益。

基于参数化技术的图案设计综述

参数化、变量化技术是学术界、产业界的一个交叉学科研究热点。分析了包括形状语法、分形理论、数学模型等参数化图案设计的理论和方法,讨论与比较了建筑、产品以及图案设计3个领域的参数化设计语言。在此基础上,总结了在理论算法、设计流程以及参数化软件方面的共性,为图案设计的发展与多样性提供新的驱动力。针对服装图案特性,研究了参数化技术的应用现状与难题,提出了参数化技术在图案设计领域未来的发展方向。

落地扇风叶参数化气动优化设计研究

以某落地扇风叶为研究对象,建立风叶参数化模型,搭建多学科优化设计平台,以风扇风量和扭矩分别为目标开展单目标优化,优化设计变量为翼型安装角、翼型弦长、叶片弯度和叶片积叠线弯度及掠度。采用粒子群优化算法进行寻优,分别得到了不同指标下最优的扇叶配置,并确定了扇叶关键设计参数对扇叶气动性能的设计权重以及影响规律。对风量和扭矩影响最大的都是翼型安装角和弦长,随着翼型安装角和弦长的增大,风量增大,扭矩也增大。

基于参数化设计的竹编工艺产品数字化保护研究

在国家实施振兴传统工艺计划背景下,运用参数化设计方法把传统竹编的造型语言通过计算机进行创新设计,从而突破了常规形态的桎梏,这是一种融合了传统工艺和数字技术的设计,数字技术与产品的结合给竹编发展带来了新的活力。通过对竹编造型进行分析,梳理竹编生形逻辑,对参数i化设计、参数化平台以及参数化造型的逻辑建构过程进行概述,借助通过Rhno中的grasshopper插件来实现参数化编织的设计。将参数化竹编纹样应用在不同产品形态上验证其可行性,为竹编的设计与活化传承提供了新的思路。该研究可为其他相关非遗工艺数字化保护提供参考。

飞机燃油箱参数化布局及结构设计

针对飞机燃油系统方案设计阶段的重心计算及详细设计阶段截面轮廓具有明确变化规律的金属燃油箱基体结构设计,提出了一种基于知识工程,以设计流程化和模型参数化为典型特征的飞机燃油箱参数化布局及结构建模方法,定制了标准化的飞机燃油箱建模流程,并在建模流程化的基础上实现飞机燃油箱布局及结构建模参数化,通过对具有典型结构特征的飞机燃油箱进行参数化设计和重心计算,该技术针对截面轮廓具有明确变化规律的燃油箱进行建模,能够提高飞机燃油系统的设计柔性,提高设计效率。

基于MMC的隔离型直流变换器参数优化设计

以面向中压直流互联系统的基于MMC的双向隔离型DC/DC变换器为研究对象,以准两电平调制策略为基础分析了其稳态功率特性,详细推导了各模块电容电压和电感电流瞬时表达式,进而提出子模块电容和桥臂电感的优化设计方法,在满足预定电容电压和电感电流纹波约束的前提下,显著降低电容和电感值,从而降低系统成本和体积。实验验证了所提变换器参数设计方法的正确性和可行性。

基于Revit铝合金模板参数化族设计

文章以实际项目为例,利用Revit软件深入对铝合金模板族的参数化设计进行了深入探讨,对铝合金模板参数化族设计要点进行了分析,深入研究了以标准内墙板参数化族的具体参数设定、公式设置、设计优化等内容。除了参数化设计理念外,文章还探讨了可持续发展和全生命周期管理等设计理念对优化铝合金模板设计结构、提高设计质量的重要作用,旨在为提高铝合金模板质量提供理论和设计支持,进而推动建筑行业的健康发展。

矿山废弃地植物景观参数化设计研究——以浙江省衢州市开化县华村为例

植物景观不仅关系到矿山废弃地生态环境的恢复,对其美学、游憩、文化等价值的发挥也具有重要意义。研究选取高程、坡度、坡向、地形位指数、受污染状况、植被覆盖、土壤类型7个生态因素,结合游憩、文化等功能需求对矿山废弃地进行空间分组和整合,选取植物种类、数量、比例和郁闭度、盖度等为参数,运用Grasshopper软件进行算法编程,构建植物景观参数化设计模型,并选取衢州市开化县华村地块矿山废弃地进行实证研究,以期能探索出科学高效的矿山废弃地植物景观设计方法,为日后复杂地区的植物景观设计和景观参数化设计的相关研究提供参考。