測地線原是個大地測量學中的概念,又稱短程線,其通常被理解為:經(jīng)過曲面上兩點并存在于曲面上的最短的曲線。可展曲面上的測地線在曲面展開成平面后為直 線;不可展曲面上的測地線在展開后接近直線。測地線裁剪法,就是以測地線來剖分空間膜面。求曲面上的測地線的問題,實際上是一個求曲面上兩點間曲線長度之 泛函極值的問題。
用測地線概念作膜結(jié)構(gòu)裁剪分析的問題之所以復(fù)雜,是因為膜結(jié)構(gòu)幾何外形的新奇多變。通過找形分析,所得到的是膜面上一些離散點的空間坐標,而不是空間曲面 的方程,因而也就無法得到曲面上兩點間曲線長度的泛函的顯式。通常采用分段線性化的方法來處理這一問題,即用求極值確定測地線上的若干點,再用線性插值的 方法求中間點,從而求得測地線。
對于一些呈球面特征的曲面或曲面區(qū)域,兩端點(極點)間的測地線有無數(shù)條,即測地線并不唯一,這樣就很難控制膜條的最大寬度。文獻[1] 提出了在兩端點間再指定一個中間點的準測地線方法并已經(jīng)用于膜結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件 EASY 中。
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測地線裁剪法的好處是接縫最短、用料較省,但裁剪線的分布及材料經(jīng)、緯方向的考慮不易把握。實際應(yīng)用中,在將由兩條測地線及邊界圍成的空間膜條展開成平面 時,需指定其中的一條測地線為直線。
平面相交裁剪法平面相交裁剪法是用一組平面(通常用豎向平面)去截找形所得到的曲面,將膜面分成 一個個的 “香蕉狀”的膜條,以平面與空間曲面的交線作為裁剪線。平面相交裁剪法常用于對稱膜面的裁剪,所得到的裁剪線比較整齊、美觀。 |