五种典型双层柱面网壳参数化建模及形状优化设计的任务书.docx

五种典型双层柱面网壳参数化建模及形状优化设计的任务书
任务书
题目：五种典型双层柱面网壳参数化建模及形状优化设计
一、研究内容
网壳结构是一种常见的薄壳结构，其创新应用不断涌现。双层柱面网壳具有刚度高、形态美观、设计自由度大的特点，在国内外被广泛应用于各类建筑、景观、车站等结构，其设计和分析成为建筑工程领域中的热门研究方向。因此，本课题旨在研究五种典型双层柱面网壳的参数化建模及形状优化设计。
具体研究内容包括：
1.对五种典型双层柱面网壳进行分类研究，选取优秀的实例进行参数化建模和形状优化设计。
2.研究参数化设计方法，建立与五种典型双层柱面网壳相适应的参数模型，实现对五种双层柱面网壳进行形状优化设计。
3.运用形状优化方法，优化五种双层柱面网壳的外形，提高其力学性能和美学表现。
二、研究目的和意义
通过对五种典型双层柱面网壳的研究，掌握其基本设计思路、力学特性和形状构成规律，深入理解双层柱面网壳的设计方法和优化策略，有助于教学和实践工作的深入开展。
本研究旨在通过参数化建模和优化设计方法，实现五种典型双层柱面网壳的设计和优化，提高其运用性能和美学表现，探究其未来的发展方向，对培养建筑工程领域的优秀人才以及提升我国建筑工程技术水平，都有重要的现实意义。
三、研究方法
（1）文献综述法：对国内外的双层柱面网壳研究成果进行概述和分析，为研究提供基础理论和实践背景。
（2）参数化建模法：基于RhinoGrasshopper工具，建立五种典型双层柱面网壳的参数化模型，形成完整的建模流程。
（3）形状优化法：采用基于变分的优化算法，对五种双层柱面网壳的外形进行优化，改善其力学性能和美学表现。
四、研究计划
阶段一：文献综述（2周）
调研国内外双层柱面网壳领域的发展现状和研究成果，了解其基本的工作原理、应用领域和发展方向，为研究提供基础理论和实践背景。
阶段二：参数化建模（4周）
对五种典型双层柱面网壳进行分类研究，选取优秀的实例进行参数化建模，将其整合到RhinoGrasshopper框架中，建立相应的参数化模型，实现对五种双层柱面网壳的形状优化设计。
阶段三：形状优化（4周）
基于Rhino6软件编写Python脚本，运用变分优化算法，对五种双层柱面网壳的外形进行优化设计，改善其力学性能和美学表现。
阶段四：结果分析与总结（2周）
对五种双层柱面网壳的形状优化结果进行分析，从建筑美学视角和力学性能角度对其进行评价和总结，并提出未来研究的方向与建议。
五、参考文献
[1]王明华,祁时进.带钢双曲柱面格构构件结构性能分析[J].建筑科学,2009,25(6):14-17.
[2]韩俊超.基于RhinoGrasshopper和Karamba的曲面结构优化设计[D].清华大学,2019.
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