(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210470428.7 (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 厦门大学 地址 361000 福建省厦门市思明区思明南 路422号 (72)发明人 孙明宇　 (74)专利代理 机构 厦门福贝知识产权代理事务 所(普通合伙) 35235 专利代理师 陈远洋 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种壳体建筑微结构仿生参数化设计方法 及存储介质 (57)摘要 本申请涉及一种壳体建筑微结构仿生参数 化 设 计 方 法 ， 其 先 利 用参 数 化 设 计 软 件 Grasshopper构建壳体建筑参数逆吊算法模型， 然后对壳体建筑参数逆吊算法模型输入边界曲 线， 然后将所述边界曲线转换成mesh网格， 之后 从自然结构中提取所述特定结构的网格肌理中 的微结构， 对mesh网格进行参数调整以生成具有 微结构特征的mesh网格， 然后利用力学模拟工 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模拟， 最后利用网格实体 化软件对最终的壳体建筑参数逆吊算法模型进 行实体化输出。 该方法可以实现构建形态复杂的 壳体结构， 使得壳体结构 的设计空间不受限制， 且在实现壳体结构形态创新的同时还可提升壳 体结构力学性能与建造性能。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115114699 A 2022.09.27 CN 115114699 A 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Gras shopper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Grasshopp er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；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114699 A 2S42： 利用Grasshopper中的插件We averbird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。 7.根据权利要求6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 力学性能包括利用率、 偏移距离、 最大弯矩、 各变量最大值、 各变量最小值以及各变量经济 范围， 所述加工性能包括结构构件与表皮构件的加工范围、 构件的标准化加工情况、 不同建 筑材料的加工方式与加工范围。 8.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： 在所 述步骤S6中， 所述网格实体化工 具包括Grasshopper中的运算器MultiPipe和插件Kangaroo 中的运算器Solver。 9.根据权利要求8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 S6具体包括： S61： 利用运算器Solver对最终的壳体建筑参数逆吊算法模型运算生成三维纯受压壳 体结构网格； S62： 利用运 算器MultiPipe将三维纯受压壳体结构网格进行实体化。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述程序被处理 器执行时实现如权利要求1 ‑9中任一所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114699 A 3