基于NURBS曲线与节点平移法的自由曲面网壳形态优化

曾雨星; 朱南海

doi:10.13764/j.cnki.ncdg.20251120.001

南昌大学学报（工科版） ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (02) : 155 -162. DOI: 10.13764/j.cnki.ncdg.20251120.001

基于NURBS曲线与节点平移法的自由曲面网壳形态优化

曾雨星, 朱南海

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

PDF

摘要

为提高自由曲面网壳结构的光顺性及其力学性能，本文采用非均匀有理B样条（non-uniform rational B-spline, NURBS）曲线技术，将结构几何形状的构建与网格划分相结合，提出了一种自由曲面网壳结构形态优化设计方法。以NURBS曲线技术为基础，建立自由曲面网壳结构的轮廓线与轨道线并进行等弦长划分，得到轮廓线与轨道线上的控制点；在此基础上，采用节点平移法推导了结构任意节点的坐标解析表达式；最后以轮廓线与轨道线控制点的坐标值为优化变量，在一定的约束条件下，优化目标为结构应变能最小化，采用量子粒子群算法对结构形状及其力学性能进行优化。结果表明：将NURBS曲线技术与节点平移法相结合，既可快速建立结构分析模型，也可保证结构曲面的光顺性，同时采用量子粒子群优化算法，通过优化轮廓线与轨道线控制点的坐标位置即可得到符合力学性能要求的结构形态，且其承载力、用钢量和杆件长度方差等均优于同一曲面下投影法生成的结构。