[发明专利]基于仿生的变截面构件的自成型工艺

说明书

本发明公开了一种基于仿生的变截面构件的自成型工艺，变截面构件包括多个杆件，自成型工艺包括：建立与杆件等长的模拟杆；对模拟杆的模拟结构参数进行设定，且对模拟杆施加荷载生成模拟变形曲线；根据模拟结构参数与模拟变形曲线建立加工数据库；获取杆件的目标变形曲线，根据目标变形曲线从加工数据库中对应获取杆件的目标结构参数；根据目标结构参数加工杆件。由此，可以通过加工数据库的建立降低杆件制作成本，提高制作效率。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体地，涉及一种基于仿生的变截面构件的自成型工艺。

背景技术

近年来，土木工程领域的构件材料和结构在不断发展，同时人们对于结构的美学要求也越来越高。例如在具有复杂空间曲线形状的编织形网状结构中，以复合材料杆件为例，每根杆件的形状都应与建筑设计所给出的形状精准匹配，以实现多种不同的弯曲效果。但是目前的构件成型工艺所制得的构件形状种类较少，受力弯曲效果单一，无法满足多样化的形状需求。

因此，目前的变截面构件的自成型工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种基于仿生的变截面构件的自成型工艺，所述变截面构件包括多个杆件，所述自成型工艺包括：建立与所述杆件等长的模拟杆；对所述模拟杆的模拟结构参数进行设定，且对所述模拟杆施加荷载生成模拟变形曲线；根据所述模拟结构参数与所述模拟变形曲线建立加工数据库；获取所述杆件的目标变形曲线，根据所述目标变形曲线从所述加工数据库中对应获取所述杆件的目标结构参数；根据所述目标结构参数加工所述杆件。由此，可以通过加工数据库的建立降低杆件制作成本，提高制作效率。

根据本发明的实施例，所述对所述模拟杆的模拟结构参数进行设定包括：将所述模拟杆沿长度方向以设定长度值划分为多个子杆段；对多个所述子杆段的截面进行分别设定。由此，可以对模拟杆的模拟结构参数进行较为准确、合理地设定。

根据本发明的实施例，所述对多个所述子杆段的截面进行分别设定包括：构建多种截面；将多种所述截面与多个所述子杆段进行组合设定。由此，可以获得多种不同的模拟变形曲线。

根据本发明的实施例，所述根据所述结构参数与所述模拟变形曲线建立加工数据库包括：以多组不同所述模拟结构参数分别进行设定，且分别对应施加不同荷载以生成多组所述模拟变形曲线；通过多组所述模拟结构参数和多组所述模拟变形曲线建立所述加工数据库。由此，可以获得具有多种模拟变形曲线的加工数据库。

根据本发明的实施例，所述根据所述目标变形曲线从所述加工数据库中对应获取所述杆件的目标结构参数包括：将所述目标变形曲线与多组所述模拟变形曲线进行对比；将对比后相似度最大的一组所述模拟变形曲线对应的所述模拟结构参数作为所述目标结构参数。由此，可以通过对比获得具有较高匹配度的目标结构参数。

根据本发明的实施例，所述对所述目标变形曲线与多组所述模拟变形曲线进行对比包括：将所述目标变形曲线以设定份数进行等距离划分；将每组所述模拟变形曲线以所述设定份数进行等距离划分；将所述目标变形曲线的多个划分点和与每组所述模拟变形曲线的多个划分点一一对应地进行连线测距且求距离平均值，多组所述模拟变形曲线中求得所述距离平均值最小的一组为所述相似度最大的一组。由此，可以进一步提高杆件的匹配度。

根据本发明的实施例，还包括在根据所述目标变形曲线无法从所述加工数据库中对应获取所述杆件的目标结构参数时，对所述模拟杆的模拟结构参数进行调整或将对所述模拟杆施加的荷载进行调整以获取新的所述模拟变形曲线；通过所述调整后的所述模拟结构参数和新的所述模拟变形曲线更新所述加工数据库。由此，可以进一步丰富加工数据库，获得更多种的模拟变形曲线。

根据本发明的实施例，所述获取新的模拟变形曲线的方式还包括：改变所述模拟杆的自重或在所述模拟杆的局部施加配重。由此，可以进一步丰富加工数据库。