Zusammenfassung - Analyse von Designalgorithmen und Herstellung einer graphenbasierten Struktur mit doppeltem Krümmung und ebene sechseckigen Paneelen

Analyse von Designalgorithmen und Herstellung einer graphenbasierten Struktur mit doppeltem Krümmung und ebene sechseckigen Paneelen

2025-07-22 02:36:07

{"Mehdi Gorjian","Gregory A. Luhan","Stephen M. Caffey"}

{cs.CG}

Dieses Papier präsentiert ein neuartiges algorithmisches Framework für den computergestützten Entwurf, die Simulation und die Herstellung einer hexagonal rasterbasierten Struktur mit ebener hexagonaler Platte, die eine doppelte Krümmung aufweist. Die wichtigsten Beiträge dieser Arbeit sind: * **Erstellung einer robusten Datenstruktur**: Das Papier schlägt einen neuen Algorithmus namens "Erstellung von Datenstrukturen" vor, der aus einer gleichseitigen Dreiecksfläche ein dreieckiges Graphen generiert. Dieses Graphen dient als Grundlage für die nachfolgenden Schritte im Designprozess. * **Erstellung eines Teilchen-Spring-Systems**: Das Papier führt ein Teilchen-Spring-System ein, um die dynamischen Verhaltensweisen des hexagonalen Gitters zu simulieren. Dieses System integriert verschiedene Arten von Federn (dehnen, reißen und biegen), um die strukturellen Verbindungen zwischen Teilchen darzustellen. * **Planarisierung von hexagonalen Paneelen**: Das Papier schlägt ein Paneel-Planarisierungs-Algorithmus vor, der die Geometrie der hexagonalen Paneelen optimiert, um Planarität und Machbarkeit für die Herstellung sicherzustellen. * **Herstellung und strukturelle Verstärkung**: Das Papier zeigt die Herstellung einer doppelkurvigen Struktur mit ebener hexagonaler Platte und 3D-gedruckten Verbindungen. Die Struktur wird entlang jeder Kante mit Wänden verstärkt, um die Stabilität zu verbessern. ### Schlüsselschritte im Designalgorithmus Der Designalgorithmus umfasst die folgenden Schlüsselschritte: 1. **Erstellung von Datenstrukturen**: Dieser Schritt generiert ein dreieckiges Graphen aus einer gleichseitigen Dreiecksfläche mithilfe des Algorithmus "Erstellung von Datenstrukturen". 2. **Erstellung eines Teilchen-Spring-Systems**: Dieser Schritt konstruiert ein Teilchen-Spring-System basierend auf dem dreieckigen Graphen und integriert verschiedene Arten von Federn, um die strukturellen Verbindungen zwischen Teilchen darzustellen. 3. **Planarisierung von Paneelen**: Dieser Schritt wendet den Paneel-Planarisierungs-Algorithmus an, um die Geometrie der hexagonalen Paneelen zu optimieren, um Planarität und Machbarkeit für die Herstellung sicherzustellen. 4. **Herstellung und strukturelle Verstärkung**: Dieser Schritt zeigt die Herstellung der doppelkurvigen Struktur mit ebener hexagonaler Platte und 3D-gedruckten Verbindungen. Die Struktur wird entlang jeder Kante mit Wänden verstärkt, um die Stabilität zu verbessern. ### Vorteile des vorgeschlagenen Frameworks Das vorgeschlagene Framework bietet mehrere Vorteile: * **Effizienz**: Der Algorithmus "Erstellung von Datenstrukturen" arbeitet effizient mit einer O(n^2)-Komplexität und ist daher für groß angelegte geometrische Konstruktionen geeignet. * **Skalierbarkeit**: Das Framework ist skalierbar und kann auf eine Vielzahl von geometrischen Formen und Strukturen angewendet werden. * **Flexibilität**: Das Framework ermöglicht die Anpassung der Designparameter und ermöglicht die Schaffung einzigartiger und innovativer Strukturen. * **Praktikabilität**: Das Framework kann zur Herstellung komplexer Strukturen mit bestehenden Herstellungstechnologien verwendet werden. ### Anwendungen Das vorgeschlagene Framework hat eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich: * **Architektur**: Das Framework kann zur Gestaltung und Herstellung innovativer architektonischer Strukturen wie Pavillons, Brücken und Gebäuden verwendet werden. * **ingenieurwesen**: Das Framework kann zur Gestaltung und Herstellung komplexer ingenieurtechnischer Strukturen wie Luftfahrtkomponenten und mechanischen Systemen verwendet werden. * **Kunst und Design**: Das Framework kann zur Erstellung einzigartiger Kunstinstallationen und Designobjekten verwendet werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das vorgeschlagene Framework einen umfassenden und effizienten Ansatz für den Entwurf, die Simulation und die Herstellung von doppelkurvigen Strukturen mit ebener hexagonaler Platte bietet. Die Flexibilität und Skalierbarkeit des Frameworks machen es zu einem wertvollen Werkzeug für eine Vielzahl von Anwendungen in Architektur, Ingenieurwesen und Kunst.