[发明专利]一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法及存储介质

权利要求书

1.一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用参数化设计软件Grasshopper构建壳体建筑参数逆吊算法模型；

S2：从设计任务中提取几何边界参数，利用所述几何边界参数构建边界曲线，将所述边界曲线输入步骤S1中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S3：利用Grasshopper将所述边界曲线转换成mesh网格，对所述mesh网格进行参数调节，所述参数调节包括疏密程度调节和均质程度调节，然后将参数调节后的mesh网格输入步骤S2中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S4：从自然结构中提取特定结构的网格肌理，然后提取所述特定结构的网格肌理中的微结构，对步骤S3中的mesh网格进行参数调整以生成具有微结构特征的mesh网格，然后将具有微结构特征的mesh网格输入步骤S3中的壳体建筑参数逆吊算法模型中；

S5：利用Grasshopper中的力学模拟工具对步骤S4中的壳体建筑参数逆吊算法模型的力学性能和加工性能进行性能优化，获得最终的壳体建筑参数逆吊算法模型；

S6：利用Grasshopper中的网格实体化工具对最终的壳体建筑参数逆吊算法模型进行实体化输出。

2.根据权利要求1所述的一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11：利用参数化设计软件Grasshopper的插件Kangaroo构建壳体建筑参数逆吊算法模型；

S12：将自定义的自由曲面边界线导入所述壳体建筑参数逆吊算法模型并封闭成曲面，将曲面网格化，然后对网格化后的曲面进行仿真模拟，以得到平衡稳定的自由曲面；

S13：确定壳体结构设计参变量，将所述壳体结构设计参变量输入所述平衡稳定的自由曲面并计算生成壳体建筑参数逆吊算法模型。

3.根据权利要求1所述的一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，所述S2具体包括：

S21：从设计任务的场地条件中提取主要几何边界参数；

S22：利用几何边界参数对壳体结构设计参变量中的边界曲线进行编辑；

S23：将编辑后的边界曲线输入步骤S1中壳体建筑参数逆吊算法模型中。

4.根据权利要求1所述的一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，所述S3具体包括：

S31：对步骤S2中的壳体建筑参数逆吊算法模型设定结构网格布置方式；

S32：利用Grasshopper并采用正交网格编辑方法或者自由均质三角形网格编辑方法对所述编辑后的边界曲线进行拟合，得到mesh网格；

S33：调节所述mesh网格的疏密程度和均质程度，以得到满足设计要求的G-grid网格的mesh网格，然后将所述满足设计要求的G-grid网格的mesh网格输入步骤S2中的壳体建筑参数逆吊算法模型。

5.根据权利要求1所述的一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，所述S4具体包括：

S41：从自然结构中提取特定结构的网格肌理，然后提取所述特定结构的网格肌理中的微结构；

S42：利用Grasshopper中的插件Weaverbird对步骤S3中的mesh网格进行参数调整以生成具有微结构特征的mesh网格，然后将具有微结构特征的mesh网格输入步骤S3中的壳体建筑参数逆吊算法模型中。

6.根据权利要求1所述的一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法，其特征在于，所述S5具体包括：

S51：利用Grasshopper中的插件Karamba 3D对步骤S4中的壳体建筑参数逆吊算法模型的力学性能进行模拟；

S52：利用Karamba 3D对步骤S51中的壳体建筑参数逆吊算法模型的加工性能进行模拟；

S53：采用遗传优化搜索算法以力学性能和加工性能作为指标，对壳体建筑参数逆吊算法模型进行性能优化，以获得最终的壳体建筑参数逆吊算法模型。