專利名稱：：帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種開合結構的制作方法，具體是一種帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法。
背景技術：
：根據開合機理對剛性屋蓋結構的開合方式進行分類，可分為水平移動、水平旋轉(即繞豎向軸轉動)、空間移動、空間旋轉(即繞水平軸轉動)及以上各方式的組合。其中無重疊水平旋轉開合屋蓋結構在展開過程中形似花朵的綻放，具有獨特的動態效果，且開啟空間較大，引起了較多學者與工程師的興趣與關注。我國的上海旗忠森林體育城網球中心開合屋蓋是無重疊水平旋轉開合結構的第一個工程實例。其覆板單元間相互獨立，由計算機控制進行同步運動；結構閉合時，整體外形為圓形[1]。類似的水平旋轉開啟概念結構還有Rodriguez與Chiltont2]提出的旋板結構(swiveldiaphragm)和Jensen與Pellegrino提出的徑向可開啟板式結構(RadiallyRetractablePlateStructures)M。其中旋板結構閉合時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連桿相互連接而成，在展開過程中各板單元均繞著各自的定點做等速率旋轉。徑向可開啟板式結構是由雙層類三角形板單元相互連接而成，在展開過程中所有板間連接節點均做徑向直線運動，各板單元則是在做平移與旋轉相疊加的復雜運動。此外，羅堯治、毛德燦等人改進了徑向可開啟板式結構的設計方法，提出了具有多開口形狀的徑向可開啟圓形和類橢圓形板式結構[4]。這幾類徑向可開啟板式結構在開合過程中板單元內部均不存在不動點。[I]林穎儒，徐曉明，林高，李劍鋒，陳海華.上海旗忠網球中心平面旋轉開閉屋蓋結構設計研究[A].第五屆全國現代結構工程學術研討會論文集，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。
發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法。帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法的步驟如下I)根據使用要求，選擇結構外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點總數/7、各定點位置及定點區域半徑各定點按Ztl等距布置于兩個半圓加矩形組成的類橢圓形上，左、右半圓上的定點數目均為A，矩形上、下直線段上的定點數目均為Th。2)選擇開啟角度0，確定覆板単元切線位置。選擇的開啟角度需滿足條件權利要求1.帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)根據使用要求，選擇結構外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點總數/K各定點位置及定點區域半徑rd;各定點按Ztl等距布置于兩個半圓加矩形組成的類橢圓形上，左、右半圓上的定點數目均為A，矩形上、下直線段上的定點數目均為n2；2)選擇開啟角度0，確定覆板單元切線位置；選擇的開啟角度需滿足條件=^CSCsm(JL-ly>rd.ZZnlZnlZ其中為定點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合的方式；扇形劃分段中，切線起點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或中點位于橢圓或類橢圓長軸上；根據開啟角度確定各覆板單元切線與相應定點間連線的夾角f工和，角度取順時針為正，主要公式如下tl=丁’S=-沒；-S-COtI-COt-Tf2M1arcsm^、/1和I為計算過程中的參量；3)確定覆板單元與連系梁相連接處的節點位置；當各覆板單元間采用2nx根連系梁連接時，結構在閉合狀態下，以左半圓的圓心O1為坐標原點，建立直角坐標系，用^和_7表示相應點的橫縱坐標，則類三角形覆板單元FB1內連接節點ApB:、CpD1的坐標值分別為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Pi至通過點Ai的連系梁軸線的最小距離；7raB1、Ioim,cB>cD為計算過程中的參量；類三角形覆板單元FBi內連接節點與定點Pi的相對位置固定(其中i=l，2，".’nvW1.W2，...,2^+仏)，即確定覆板單元FB1內連接節點ApBpCrD1與定點P1的相對位置后，其余類三角形覆板單元內連接節點的布置方式均相同；類四邊形覆板單元FB2/31+2/32內連接節點八2/31+2/2(B2/3I+2/32)、C^i+2^2(D2/3I+2/32)的坐標值分別為全文摘要本發明公開了一種帶定點運動的類橢圓形開合結構的制作方法。其步驟如下1)根據使用要求，選擇結構外形為橢圓形或者類橢圓形，確定定點位置及相關設計參數；2)選擇開啟角度，確定開合結構覆板單元切線位置；3)確定覆板單元與連系梁相連接處的節點位置；4)確定覆板單元外邊界，得到各類覆板單元；將相應覆板單元間用連系梁連接，得到帶定點運動的類橢圓形開合結構。本發明制作得到的開合結構造型優美；閉合時結構中央能完全封閉，完全開啟時結構中央開啟空間較大；開合過程中，中間覆板單元先向兩側水平移動開啟，進一步所有覆板單元可繞各自單元內部的定點轉動開啟，結構整體性較好、旋轉運動同步性易于控制。文檔編號E04B7/16GK102587557SQ20121008722公開日2012年7月18日申請日期2012年3月29日優先權日2012年3月29日發明者王戴薇,羅堯治申請人:浙江大學