空間結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究

本項(xiàng)目針對復(fù)雜空間形態(tài)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)及可變結(jié)構(gòu)形態(tài)的分析與控制問題，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、逆向工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)、優(yōu)化控制等理論方法與技術(shù)手段展開研究，主要取得了四個(gè)方面的成果：（1）系統(tǒng)建立了的空間自由曲面形態(tài)及空間復(fù)雜多面體形態(tài)的數(shù)字化造型與分析設(shè)計(jì)方法，提出了基于3D掃描的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)逆向建模方法，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)格自由曲面從實(shí)物到數(shù)字模型的轉(zhuǎn)化。提出了一種適用于空間自由曲面網(wǎng)格生成的等參線分割法，通過在曲面上提取等參線并以桿件長度相等為條件分割等參線，進(jìn)而確定每行網(wǎng)格的參數(shù)域節(jié)點(diǎn)，生成網(wǎng)格。（2）基于隨機(jī)搜索算法的找形、找力、索力優(yōu)化控制方法，將張力空間結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析問題和形態(tài)控制問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上的組合優(yōu)化問題，建立相應(yīng)的約束優(yōu)化模型，針對該組合優(yōu)化問題搜索空間大，目標(biāo)函數(shù)有變量之間無顯式函數(shù)關(guān)系的特點(diǎn)，構(gòu)建改進(jìn)的隨機(jī)搜索方法求解，解決了大型復(fù)雜張力空間結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析及形態(tài)非線性控制的難題。（3）基于向量式結(jié)構(gòu)力學(xué)的空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜行為分析方法，以向量式結(jié)構(gòu)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以有限質(zhì)點(diǎn)法為分析手段，分別從結(jié)構(gòu)的幾何破壞、材料破壞、構(gòu)件斷裂，以及接觸碰撞四個(gè)方面，研究空間結(jié)構(gòu)形態(tài)分析中的強(qiáng)非線性和不連續(xù)行為。（4）發(fā)展與完善了基于雙鏈形連桿機(jī)構(gòu)的空間可展結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法，發(fā)展了機(jī)構(gòu)加法這種構(gòu)造方法，得到了一類新類型機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)研究了雙鏈形連桿機(jī)構(gòu)模塊組合問題，給出了兩類基于DC組合模塊的旋轉(zhuǎn)開合結(jié)構(gòu)，提出了一種新穎的帶定點(diǎn)運(yùn)動的圓形及類橢圓形旋轉(zhuǎn)開合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。 2100433B

結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)是從整體上研究建筑形狀與結(jié)構(gòu)受力之間的關(guān)系，目的在于尋求二者的協(xié)同統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)的形態(tài)問題一直是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師最為關(guān)心的問題之一，尤其是對空間結(jié)構(gòu)來說。隨著社會的不斷進(jìn)步，結(jié)構(gòu)形態(tài)的多元化與復(fù)雜化已成為現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的特征之一。本項(xiàng)目針對當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)研究中的兩大核心問題- - 復(fù)雜空間形態(tài)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)及可變結(jié)構(gòu)形態(tài)的分析與控制問題，展開相關(guān)基礎(chǔ)理論與共性技術(shù)研究。綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、逆向工程、能量原理、優(yōu)化控制等理論方法與技術(shù)手段，建立空間自由曲面形態(tài)及空間復(fù)雜多面體形態(tài)的數(shù)字化造型與分析設(shè)計(jì)技術(shù)，完善基于彈性變形與機(jī)構(gòu)位移耦合分析的可變結(jié)構(gòu)形態(tài)統(tǒng)一分析理論，提出了基于長度可變單元及隨機(jī)搜索算法的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化控制方法。這些問題的解決將在理論上填補(bǔ)傳統(tǒng)理論與方法的空白，在實(shí)踐中促進(jìn)自由形態(tài)結(jié)構(gòu)與可變形態(tài)結(jié)構(gòu)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

廢棄混凝土循環(huán)利用可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物減排，還可明顯降低天然資源消耗，符合可持續(xù)發(fā)展國家戰(zhàn)略。針對其利用效率亟待提高的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目從廢棄混凝土的骨料層次改性循環(huán)利用和大尺度塊體層次直接循環(huán)利用兩方面入手，聚焦材料和構(gòu)件的長期行為，深入開展改性再生骨料混凝土及其梁/柱構(gòu)件，以及直接采用大尺度廢棄混凝土塊體的再生混合混凝土及其梁式構(gòu)件的基礎(chǔ)理論與方法研究，包括：1）提出再生粗骨料及其與新水泥砂漿界面的聯(lián)合優(yōu)化改性方法并揭示改性機(jī)理，建立改性再生骨料混凝土的不同受力本構(gòu)關(guān)系和收縮/徐變模型，探究其受壓/彎折疲勞性能以及碳化和氯離子擴(kuò)散性能；2）研究改性再生骨料混凝土梁/柱的變形長期發(fā)展規(guī)律，揭示梁的疲勞損傷演化過程；3）提出低強(qiáng)廢棄混凝土塊體與高強(qiáng)新混凝土的非線性混合受力模型及其尺寸效應(yīng)確定方法，建立再生混合混凝土的徐變預(yù)測模型，探究其受壓/彎折疲勞性能和凍融性能以及再生混合混凝土梁的疲勞特性。

當(dāng)前，用水方式轉(zhuǎn)變和技術(shù)進(jìn)步所帶動的節(jié)水空間越來越有限，使得市場調(diào)節(jié)在水資源配置和調(diào)度中的作用越來越顯著?！端Y源定價(jià)理論與方法研究》針對我國水資源定價(jià)體系存在的問題，從理論探討、方法總結(jié)、模型構(gòu)建、實(shí)踐應(yīng)用等層面，開展了水資源定價(jià)理論與方法的研究和實(shí)證分析，對創(chuàng)新水資源定價(jià)理論、引導(dǎo)合理水價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定、促進(jìn)水資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)利用具有借鑒作用。

《水資源定價(jià)理論與方法研究》可作為水利科學(xué)、水資源規(guī)劃與管理等領(lǐng)域規(guī)劃設(shè)計(jì)及管理人員的參考用書，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生及教師參考。