[发明专利]带定点运动的类椭圆形开合结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开合结构的制作方法，具体是一种带定点运动的类椭圆形开合结构的制作方法。

背景技术

根据开合机理对刚性屋盖结构的开合方式进行分类，可分为水平移动、水平旋转（即绕竖向轴转动）、空间移动、空间旋转（即绕水平轴转动）及以上各方式的组合。其中无重叠水平旋转开合屋盖结构在展开过程中形似花朵的绽放，具有独特的动态效果，且开启空间较大，引起了较多学者与工程师的兴趣与关注。

我国的上海旗忠森林体育城网球中心开合屋盖是无重叠水平旋转开合结构的第一个工程实例。其覆板单元间相互独立，由计算机控制进行同步运动；结构闭合时，整体外形为圆形^[1]。类似的水平旋转开启概念结构还有Rodriguez 与Chilton^[2]提出的旋板结构（swivel diaphragm）和Jensen与Pellegrino提出的径向可开启板式结构（Radially Retractable Plate Structures）^[3]。其中旋板结构闭合时整体外形为正多边形，由若干完全相同的三角形板单元通过连杆相互连接而成，在展开过程中各板单元均绕着各自的定点做等速率旋转。径向可开启板式结构是由双层类三角形板单元相互连接而成，在展开过程中所有板间连接节点均做径向直线运动，各板单元则是在做平移与旋转相叠加的复杂运动。此外，罗尧治、毛德灿等人改进了径向可开启板式结构的设计方法，提出了具有多开口形状的径向可开启圆形和类椭圆形板式结构^[4]。这几类径向可开启板式结构在开合过程中板单元内部均不存在不动点。

[1] 林颖儒,徐晓明,林高,李剑锋,陈海华. 上海旗忠网球中心平面旋转开闭屋盖结构设计研究[A]. 第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集, 2005, 261-266.

[2] Rodriguez C, Chilton, J. Swivel diaphragm a new alternative for retractable ring structures [J]. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, 2003, 44(143):181-188.

[3] Jensen F V, Pellegrino S. Expandable structures formed by hinged plates [A]. In Proceedings of the Fifth International Conference on Space Structures [C]. Surrey, UK: [s.n.] , 2002, 19-21. 

[4] Luo, Y.Z., Mao, D.C., You, Z. On a type of radially retractable plate structures [J]. International Journal of Solids and Structures, 2007, 44(10): 3452-3467。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种带定点运动的类椭圆形开合结构的制作方法。     带定点运动的类椭圆形开合结构的制作方法的步骤如下：

1）根据使用要求，选择结构外形为椭圆形或者类椭圆形，确定定点总数n、各定点位置及定点区域半径r_d。各定点按L₀等距布置于两个半圆加矩形组成的类椭圆形上，左、右半圆上的定点数目均为n₁，矩形上、下直线段上的定点数目均为n₂。

2）选择开启角度φ，确定覆板单元切线位置。

选择的开启角度φ需满足条件：

；

其中r'_d为定点距离覆板单元切线的最小距离。

覆板单元的划分方式采用扇形划分与平行线划分形式相结合的方式。扇形划分段中，切线起点分别为左右半圆的圆心；平行线划分段中，三条平行切线等距且其起点或中点位于椭圆或类椭圆长轴上。