[发明专利]一种针对正多边形拓展互承结构几何构形的方法

摘要

一种针对正多边形拓展互承结构几何构形的方法，它涉及一种构形方法，具体涉及一种针对正多边形拓展互承结构几何构形的方法。本发明为了解决目前已有的研究方法中，算法较为复杂，涉及计算的变量较多，对于正多边形拓展互承结构的适用性不强的问题。本发明所述方法的步骤如下：步骤一、对目标结构进行拆分：将目标构件拆分为中心正多边形互承结构和添加在该结构上的单元或单个构件；步骤二、利用旋转构形法对单个构件或单元进行添加，从而完成正多边形拓展互承结构的几何构形。本发明属于土木工程领域。

主权项

1.一种针对正多边形拓展互承结构几何构形的方法，其特征在于：所述一种针对正多边形拓展互承结构几何构形的方法是通过如下步骤实现的：/n步骤一、对目标结构进行拆分：将目标构件拆分为中心正多边形互承结构和添加在该结构上的单元或单个构件；/n步骤二、利用旋转构形法对单个构件或单元进行添加，从而完成正多边形拓展互承结构的几何构形；/n所述步骤二中旋转构形法是以正多边形互承结构为基本单元，按照互承结构的构建搭接几何关系，利用空间坐标旋转方法，将基本单元或构建添加到正多边形互承结构中，从而计算添加各个构件的端点坐标，完成对其的构形；其具体步骤为：/n步骤A、添加单个构件时，利用正多边形互承结构几何构形公式，为添加的单个构件进行构形，添加的单个构件从给定的初始添加位置出发，对添加的单个构件的轴线进行坐标旋转变换，直至添加的单个构件与目标构件完成搭接；/n步骤B、添加单元时，将添加单元的各个构件轴线绕着重合单元的轴线旋转一定角度值，直至添加的单元与目标结构完成搭接；/n步骤A和步骤B中添加的单个构件和添加的单元在旋转过程中，构件间轴线间距离与旋转角度呈单调变化，其旋转角度通过二分法得到，具体步骤如下：/n步骤(一)、通过设定一系列不同的旋转角度∠θ，获得Δd为负值，即两个构件相贯时的旋转角记为∠θ₁；/n步骤(二)、输入步骤(一)获得的∠θ₁和杆件或单元的初始位置所对应的旋转角∠θ₂以及二分法的计算精度c；/n步骤(三)、计算/n步骤(四)、利用空间坐标旋转公式求解旋转角为∠θ，∠θ₁，∠θ₂时，所对应的Δd、Δd₁、Δd₂；/n“Δd”的含义为在一定的旋转角度内，构件间轴线间距离与需要搭接的两个构件的半径之和的差值；/n步骤(五)、若Δd＝0时，则输出∠θ完成计算；Δd≠0时继续判断，若Δd×Δd₁<0，则∠θ₂＝∠θ，若Δd×Δd₁>0，则∠θ₁＝∠θ，同时计算|∠θ₁-∠θ₂|，若|∠θ₁-∠θ₂|＜c，输出∠θ；|∠θ₁-∠θ₂|＞c时，返回步骤(三)，直至|∠θ₁-∠θ₂|＜c时，输出此时对应的∠θ；/n以正多边形互承结构为基本单元，按照互承结构的构建搭接几何关系，利用空间坐标旋转方法，将基本单元或构建添加到正多边形互承结构中，从而计算添加各个构件的端点坐标，完成对其的构形；所述方法包括两个部分：添加单个构件和添加互承结构单元；/n所述添加单个构件的具体步骤：/n步骤一、对目标结构进行拆分，将目标构件拆分为中心正多边形互承结构和周围6个单个构件；/n步骤二、利用上述旋转构形法，为所述添加单个构件进行构形，所述添加单个构件从给定的初始添加位置出发，对所述添加单个构件的轴线进行坐标旋转变换，绕指定的轴线旋转一定角度值，直至所述添加单个构件与目标构件完成搭接，求出添加构件的端点坐标，即完成单个构件的添加；/n所述添加互承结构单元的具体步骤如下：/n步骤A、将所述添加互承结构单元的各个构件轴线绕着重合单元的轴线旋转，直至此单元与目标结构完成搭接，即完成互承结构单元的添加。/n