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膜结构生成设计框架

来源:沈阳膜结构银亿厂家 发布时间:2022-12-01

膜结构生成设计框架

双曲面单元是组成膜结构形状的基本单位,就如生物界的基本单位一—细胞。在生物界中细胞是生物形态结构和生命活动的基本单位,有单细胞生物、有多细胞生物,但不论个体的形象差别,其组成细胞的基本构造是相同的。一群相似的细胞构成了组织,同样的一组相似的双曲面单元连接在一起就形成了膜造型基本单元,我们归纳为 10 类。一个生命有机体或是一个器官,是由一种或多种组织构成的,那么一种或多种膜造型基本单元也可以组合形成丰富的膜结构造型。这个过程主要包含以下三个方面。


1. 正常进化

正常的进化过程是指:膜造型单元在限定的空间内按照一定组织原则进行排列组合,生成初步模型,在这个基础上再进行模型优化整理,最后经过结构找形扫描得出最终造型模型。

在这个过程中,对参与进化的膜造型单元要事先设定矢跨比范围,对每一类单元可以单独定义范围。对限定的空间要预先设定生成网格,实际上网格尺寸是对造型单元的尺度限制;网格是立体的,按照设计可接受空间的范围在网格球上划定,可以调整网格球的经纬线密度来改变网格的数量。一定的组织原则即是进化基因编码,一系列的组织原则按顺序排列就是进化基因链。

为了能够实现正常进化的过程,需要制定一个理想化的样本基因链。在纯净的环境中考虑问题,不加人诸如环境气候等因素,不加人相关的判断选择因素,在限定的空间进行有限的膜造型单元排列组合,这可以看作是一个理想的模式下的判断、分析与选择。实质上,排列组合产生的每一结果都是膜造型基本单元的控制点、线在空间的分布,按照一定原则将这些点、线就近拟合,形成在空间的重新分布,生成新的网格面,再进行找形,点、线属性即是结构找形初始模型的支座类型和边界条件,在适当的预应力下得出曲面造型。单元的排列组合将会在选定的空间网格内产生一系列组合造型。这些造型数量是有限的,造型虽会随着

矢跨比和空间网格变化而变形,总体上看是稳定的、匀质的,进化是可重复的。


膜结构生成设计框架


2. 受控进化

生成设计不是单一的、纯净的,如同有机体需要由多个器官共同协作构成,膜造型也需要多样的形状。在生成进化过程中加人一段控制基因编码

-进化基因,控制某一部分

基本造型单元在某一条件下向着特定方向进化,以形成新的 “器官”。受进化基因和样本基因共同作用的进化过程称为受控进化。受控进化产生的造型群体仍是相对有限的,变形

趋势是可预测的。


3. 变异进化

为了继天优良特质或产生新的物种,基因工程采用切割、重组、转移和表达等手段,基本步骤为:取得所需要的 DNA 特定片段 (目的基因);选择基因的合适运载体(另一种DNA 分子),使目的基因和运载体结合,得到重组 DNA;将重组 DNA 引人细菌或动植物细胞并使其增殖复制,达到目的基因的属性在新的机体中体现。相同的机理,为表现膜结构造型的多样性和复杂性,在受控进化过程中,在进化基因链上运用切割、重组、转移、表达等技术,把参照基因加人到或进化基因链中合成新的进化基因链。受参照基因链生成进化的过程称为变异进化。变异进化的结果是不可预测的,这为末来的空间形式的产生创造出不可限量的可能。

一个细胞可以发育为个体,不同的细胞会生长成不同的个体,即便是来自同父母基因的受精卵也会因为生长环境(位置)的不同而发育成差异的个体。与此类似,模型中膜造型基本单元的基因是相对稳定的,在发育基因的控制下生成个体,我们改变基本单元基因和发育基因上任何点位都会引起最终赋形结果的变化。而且,还可以把主观判断为否的形状模型的基因链同样本基因链相比较,减小差异调整出新的基因链,重新进人进化程序来

修正最终的形状。

参照基因即是目的基因,是用户从其他形状、物体中取得的基因编码,我们可以把基因编码看成是一组能够描绘和确定某种特殊设计行为的语言,期望它可以影响最终的生成结果。然而,这些语言不是客观的,这些语言表现了用户对于美的理解,反映出;用户的特征,带有用户的个人色彩。正是这种开放的特性,才使得生成设计法可以最终的形状表现出人工的个性化特征,表现用户的特殊要求。