使用仿生学作为灵感的自由形式形状合理化的研究

科学领域:

• 结构工程 结构工程
• 计算设计的计算设计.
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 轻量化建筑要求整合材料和几何性质.
• 形状合理化,通常是受自然的启发,是结构设计的关键.
• 目前的方法可能无法完全整合复杂形式的设计,建造和制造.

研究的目的:

• 开发一个统一的参数建模框架,用于自由形式的形状合理化.
• 为了使合理化形状的制造使用单向材料.
• 为了验证从生物生长模式中得出的形式-力关系.

主要方法:

• 在参数设计框架中使用视觉编程.
• 建立一种以植物生长为灵感的形式-力量关系.
• 采用各种材料/制造组合 (同otropic 和 anisotropic) 的原型形状.
• 使用压缩负荷测试将生成的形状与传统设计进行比较.
• 集成6轴机器人模拟器用于数字制造可视化.

主要成果:

• 成功生成和测试合理化的自由形式结构.
• 在同otropic 和 anisotropic 材料中证明了形状力关系的有效性.
• 压缩负荷测试表明生成的形状的性能优势.
• 与机器人制造的整合关闭了数字制造循环.

结论:

• 拟议的框架有效地弥合了轻质结构的材料和几何方面.
• 这种以生物为灵感的方法为制造复杂,优化的自由形状形状提供了一种可行的方法.
• 这项研究推进了数字制造,使得结构高效的,自由形式的设计能够创建.