專利名稱：：帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法，具體是一種帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
：根據(jù)開(kāi)合機(jī)理對(duì)剛性屋蓋結(jié)構(gòu)的開(kāi)合方式進(jìn)行分類，可分為水平移動(dòng)、水平旋轉(zhuǎn)(即繞豎向軸轉(zhuǎn)動(dòng))、空間移動(dòng)、空間旋轉(zhuǎn)(即繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng))及以上各方式的組合。其中無(wú)重疊水平旋轉(zhuǎn)開(kāi)合屋蓋結(jié)構(gòu)在展開(kāi)過(guò)程中形似花朵的綻放，具有獨(dú)特的動(dòng)態(tài)效果，且開(kāi)啟空間較大，引起了較多學(xué)者與工程師的興趣與關(guān)注。我國(guó)的上海旗忠森林體育城網(wǎng)球中心開(kāi)合屋蓋是無(wú)重疊水平旋轉(zhuǎn)開(kāi)合結(jié)構(gòu)的第一個(gè)工程實(shí)例。其覆板單元間相互獨(dú)立，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)；結(jié)構(gòu)閉合時(shí)，整體外形為圓形[1]。類似的水平旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟概念結(jié)構(gòu)還有Rodriguez與Chiltont2]提出的旋板結(jié)構(gòu)(swiveldiaphragm)和Jensen與Pellegrino提出的徑向可開(kāi)啟板式結(jié)構(gòu)(RadiallyRetractablePlateStructures)M。其中旋板結(jié)構(gòu)閉合時(shí)整體外形為正多邊形，由若干完全相同的三角形板單元通過(guò)連桿相互連接而成，在展開(kāi)過(guò)程中各板單元均繞著各自的定點(diǎn)做等速率旋轉(zhuǎn)。徑向可開(kāi)啟板式結(jié)構(gòu)是由雙層類三角形板單元相互連接而成，在展開(kāi)過(guò)程中所有板間連接節(jié)點(diǎn)均做徑向直線運(yùn)動(dòng)，各板單元?jiǎng)t是在做平移與旋轉(zhuǎn)相疊加的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。此外，羅堯治、毛德?tīng)N等人改進(jìn)了徑向可開(kāi)啟板式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，提出了具有多開(kāi)口形狀的徑向可開(kāi)啟圓形和類橢圓形板式結(jié)構(gòu)[4]。這幾類徑向可開(kāi)啟板式結(jié)構(gòu)在開(kāi)合過(guò)程中板單元內(nèi)部均不存在不動(dòng)點(diǎn)。[I]林穎儒，徐曉明，林高，李劍鋒，陳海華.上海旗忠網(wǎng)球中心平面旋轉(zhuǎn)開(kāi)閉屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[A].第五屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2005，261-266.RodriguezC，Chilton,J.Swiveldiaphragmanewalternativeforretractableringstructures[J].JournaloftheInternationalAssociationforShellandSpatialStructures,2003,44(143):181-188.JensenFV,PellegrinoS.Expandablestructuresformedbyhingedplates[A]·InProceedingsoftheFifthInternationalConferenceonSpaceStructures[C],Surrey,UK:[s.n.]，2002，19-21.Luo,Y.Z.,Mao,D.C.,You,Z.Onatypeofradiallyretractableplatestructures[J].InternationalJournalofSolidsandStructures,2007,44(10):3452-3467。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法。帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法的步驟如下I)根據(jù)使用要求，選擇結(jié)構(gòu)外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點(diǎn)總數(shù)/7、各定點(diǎn)位置及定點(diǎn)區(qū)域半徑各定點(diǎn)按Ztl等距布置于兩個(gè)半圓加矩形組成的類橢圓形上，左、右半圓上的定點(diǎn)數(shù)目均為A，矩形上、下直線段上的定點(diǎn)數(shù)目均為Th。2)選擇開(kāi)啟角度0，確定覆板単元切線位置。選擇的開(kāi)啟角度需滿足條件權(quán)利要求1.帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)根據(jù)使用要求，選擇結(jié)構(gòu)外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點(diǎn)總數(shù)/K各定點(diǎn)位置及定點(diǎn)區(qū)域半徑rd;各定點(diǎn)按Ztl等距布置于兩個(gè)半圓加矩形組成的類橢圓形上，左、右半圓上的定點(diǎn)數(shù)目均為A，矩形上、下直線段上的定點(diǎn)數(shù)目均為n2；2)選擇開(kāi)啟角度0，確定覆板單元切線位置；選擇的開(kāi)啟角度需滿足條件=^CSCsm(JL-ly>rd.ZZnlZnlZ其中為定點(diǎn)距離覆板單元切線的最小距離；覆板單元的劃分方式采用扇形劃分與平行線劃分形式相結(jié)合的方式；扇形劃分段中，切線起點(diǎn)分別為左右半圓的圓心；平行線劃分段中，三條平行切線等距且其起點(diǎn)或中點(diǎn)位于橢圓或類橢圓長(zhǎng)軸上；根據(jù)開(kāi)啟角度確定各覆板單元切線與相應(yīng)定點(diǎn)間連線的夾角f工和，角度取順時(shí)針為正，主要公式如下tl=丁’S=-沒(méi)；-S-COtI-COt-Tf2M1arcsm^、/1和I為計(jì)算過(guò)程中的參量；3)確定覆板單元與連系梁相連接處的節(jié)點(diǎn)位置；當(dāng)各覆板單元間采用2nx根連系梁連接時(shí)，結(jié)構(gòu)在閉合狀態(tài)下，以左半圓的圓心O1為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，用^和_7表示相應(yīng)點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，則類三角形覆板單元FB1內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)ApB:、CpD1的坐標(biāo)值分別為A1-cot-——hAAVa2,A,Al.f,ViOlBl=W+IvAl-4J,=—+arcsin——^c03^B^^O1I1SmJ^O1B1DiPolDtcos￠^0,Z0iDisinjO1Dl.T.feTl,^cl—^jO-L0f,Od=—+arcstn----nI^OlDi其中hk為定點(diǎn)Pi至通過(guò)點(diǎn)Ai的連系梁軸線的最小距離；7raB1、Ioim,cB>cD為計(jì)算過(guò)程中的參量；類三角形覆板單元FBi內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)與定點(diǎn)Pi的相對(duì)位置固定(其中i=l，2，".’nvW1.W2，...,2^+仏)，即確定覆板單元FB1內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)ApBpCrD1與定點(diǎn)P1的相對(duì)位置后，其余類三角形覆板單元內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)的布置方式均相同；類四邊形覆板單元FB2/31+2/32內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)八2/31+2/2(B2/3I+2/32)、C^i+2^2(D2/3I+2/32)的坐標(biāo)值分別為全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)的制作方法。其步驟如下1)根據(jù)使用要求，選擇結(jié)構(gòu)外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點(diǎn)位置及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)；2)選擇開(kāi)啟角度，確定開(kāi)合結(jié)構(gòu)覆板單元切線位置；3)確定覆板單元與連系梁相連接處的節(jié)點(diǎn)位置；4)確定覆板單元外邊界，得到各類覆板單元；將相應(yīng)覆板單元間用連系梁連接，得到帶定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的類橢圓形開(kāi)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制作得到的開(kāi)合結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美；閉合時(shí)結(jié)構(gòu)中央能完全封閉，完全開(kāi)啟時(shí)結(jié)構(gòu)中央開(kāi)啟空間較大；開(kāi)合過(guò)程中，中間覆板單元先向兩側(cè)水平移動(dòng)開(kāi)啟，進(jìn)一步所有覆板單元可繞各自單元內(nèi)部的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)啟，結(jié)構(gòu)整體性較好、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步性易于控制。文檔編號(hào)E04B7/16GK102587557SQ20121008722公開(kāi)日2012年7月18日申請(qǐng)日期2012年3月29日優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日發(fā)明者王戴薇,羅堯治申請(qǐng)人:浙江大學(xué)