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膜結構生成設計框架

來源:www.alisonandtomswedding.com 發布時間:2022-12-01 瀏覽:0

膜結構生成設計框架

雙曲面單元是組成膜結構形狀的基本單位,就如生物界的基本單位一—細胞。在生物界中細胞是生物形態結構和生命活動的基本單位,有單細胞生物、有多細胞生物,但不論個體的形象差別,其組成細胞的基本構造是相同的。一群相似的細胞構成了組織,同樣的一組相似的雙曲面單元連接在一起就形成了膜造型基本單元,我們歸納為 10 類。一個生命有機體或是一個器官,是由一種或多種組織構成的,那么一種或多種膜造型基本單元也可以組合形成豐富的膜結構造型。這個過程主要包含以下三個方面。


1. 正常進化

正常的進化過程是指:膜造型單元在限定的空間內按照一定組織原則進行排列組合,生成初步模型,在這個基礎上再進行模型優化整理,最后經過結構找形掃描得出最終造型模型。

在這個過程中,對參與進化的膜造型單元要事先設定矢跨比范圍,對每一類單元可以單獨定義范圍。對限定的空間要預先設定生成網格,實際上網格尺寸是對造型單元的尺度限制;網格是立體的,按照設計可接受空間的范圍在網格球上劃定,可以調整網格球的經緯線密度來改變網格的數量。一定的組織原則即是進化基因編碼,一系列的組織原則按順序排列就是進化基因鏈。

為了能夠實現正常進化的過程,需要制定一個理想化的樣本基因鏈。在純凈的環境中考慮問題,不加人諸如環境氣候等因素,不加人相關的判斷選擇因素,在限定的空間進行有限的膜造型單元排列組合,這可以看作是一個理想的模式下的判斷、分析與選擇。實質上,排列組合產生的每一結果都是膜造型基本單元的控制點、線在空間的分布,按照一定原則將這些點、線就近擬合,形成在空間的重新分布,生成新的網格面,再進行找形,點、線屬性即是結構找形初始模型的支座類型和邊界條件,在適當的預應力下得出曲面造型。單元的排列組合將會在選定的空間網格內產生一系列組合造型。這些造型數量是有限的,造型雖會隨著

矢跨比和空間網格變化而變形,總體上看是穩定的、勻質的,進化是可重復的。


膜結構生成設計框架


2. 受控進化

生成設計不是單一的、純凈的,如同有機體需要由多個器官共同協作構成,膜造型也需要多樣的形狀。在生成進化過程中加人一段控制基因編碼

-進化基因,控制某一部分

基本造型單元在某一條件下向著特定方向進化,以形成新的 “器官”。受進化基因和樣本基因共同作用的進化過程稱為受控進化。受控進化產生的造型群體仍是相對有限的,變形

趨勢是可預測的。


3. 變異進化

為了繼天優良特質或產生新的物種,基因工程采用切割、重組、轉移和表達等手段,基本步驟為:取得所需要的 DNA 特定片段 (目的基因);選擇基因的合適運載體(另一種DNA 分子),使目的基因和運載體結合,得到重組 DNA;將重組 DNA 引人細菌或動植物細胞并使其增殖復制,達到目的基因的屬性在新的機體中體現。相同的機理,為表現膜結構造型的多樣性和復雜性,在受控進化過程中,在進化基因鏈上運用切割、重組、轉移、表達等技術,把參照基因加人到或進化基因鏈中合成新的進化基因鏈。受參照基因鏈生成進化的過程稱為變異進化。變異進化的結果是不可預測的,這為末來的空間形式的產生創造出不可限量的可能。

一個細胞可以發育為個體,不同的細胞會生長成不同的個體,即便是來自同父母基因的受精卵也會因為生長環境(位置)的不同而發育成差異的個體。與此類似,模型中膜造型基本單元的基因是相對穩定的,在發育基因的控制下生成個體,我們改變基本單元基因和發育基因上任何點位都會引起最終賦形結果的變化。而且,還可以把主觀判斷為否的形狀模型的基因鏈同樣本基因鏈相比較,減小差異調整出新的基因鏈,重新進人進化程序來

修正最終的形狀。

參照基因即是目的基因,是用戶從其他形狀、物體中取得的基因編碼,我們可以把基因編碼看成是一組能夠描繪和確定某種特殊設計行為的語言,期望它可以影響最終的生成結果。然而,這些語言不是客觀的,這些語言表現了用戶對于美的理解,反映出;用戶的特征,帶有用戶的個人色彩。正是這種開放的特性,才使得生成設計法可以最終的形狀表現出人工的個性化特征,表現用戶的特殊要求。


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