要求:跨度大于等于六十米,高度大于等于四十米,抗震等级特一级,抗风,复杂流场,涡激振动,限重,必须轻量化,否则基础造价爆炸。
核心难题是拓扑优化的非凸多目标无解。
变量:几万根杆件,节点坐标,截面尺寸,索力。
目标:最轻,刚度最大,应力最小,稳定系数最高,造价最低。
数学本质:高维非凸,多目标,带大量约束的NP-hard优化问题,常规有限元软件只能局部最优,得不到全局最优解。
第二个问题是曲面几何与结构力学强耦合。
建筑曲面是NURBS高价曲面,不是简单球面抛物面。
结构受力完全依赖几何形态,几何变一点,受力彻底变。
需要:几何造型→结构受力→优化形态,三者同时求解,而不是传统先造型再验算。
数学难度:微分几何+计算力学+变分法联合求解,设计院没人能推方程。
第三个问题,稳定性与失衡的高阶分析。
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