ФОРМООБРАЗОВАНИЕ МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ПЛОТНОСТИ УСИЛИЙ И ЭВОЛЮЦИОННОГО ПОИСКА

Авторы:

Бакиров Р.Т., Капитонов М.В.

Аннотация:

Проектирование легких мембранных покрытий традиционно сталкивается с противоречием между требованиями структурной механики и задачами создания выразительного архитектурного образа. В работе предложен гибридный вычислительный метод формообразования, объединяющий линейный метод плотности усилий (FDM) и алгоритм недоминированной сортировки NSGA-II. В отличие от классических подходов, при которых геометрия определяется заданными плотностями усилий, предложенный метод использует FDM для обеспечения статического равновесия во внутреннем вычислительном контуре, а эволюционный алгоритм — для оптимизации граничных условий и топологии опор во внешнем контуре. Архитектурные характеристики — визуальная проницаемость, нормированный объем под оболочкой и распределение гауссовой кривизны — представлены в виде измеримых показателей, что позволяет анализировать их без субъективной экспертной оценки. Апробация метода на примере покрытия транспортного хаба продемонстрировала формирование фронта Парето, отражающего компромисс между минимальным натяжением мембраны и коэффициентом обзора небосвода. Сравнение с ручным параметрическим моделированием и классическим FDM показало, что гибридный алгоритм сокращает время поиска допустимых решений и предотвращает образование плоских, неэффективных участков покрытия. Результаты исследования показывают, что предложенный метод позволяет воспроизводимо искать формы по нескольким критериям на концептуальной стадии и изменять геометрию легких конструкций с учетом условий статического равновесия.

Ключевые слова:

Мембранные конструкции; формообразование; метод плотности усилий; эволюционная оптимизация; многокритериальный поиск; параметрическое моделирование; легкие покрытия; вычислительное проектирование.

Цитировать статью:

График выхода журналов

Последние выпуски: