Elastic gridshells are advanced free-form structures enabling curved target shapes and material-efficient large spans. This paper focuses on a novel type of gridshells recently proposed employing a scissor-like deployment mechanism. While recent form-finding advancements have produced fascinating outcomes, a significant challenge arises when architecturally implementing such mechanisms: for the realization of real-world structures, professional FEA is necessary. However, performing Finite Element simulations of these structures proves surprisingly complex due to the requirement of simulating the deployment -- a task nearly unachievable using uninformed approaches. Therefore, geometric guidance of the highly elastic gridshells while simulating the expansion is essential. Present solutions to this predicament primarily involve rudimentary trial-and-error methods, suitable only for the most basic shapes. We propose a solution involving the provision of geometric guidance via sequences of linear displacements synchronized with a universal time parameter. When applied to chosen positions, this allows for multi-step gridshell deployment and successfully avoids undesirable buckling issues. We conclude with successful demonstrations of our method, anticipating our work to pave the way for further quantitative explorations of these intriguing structures.


翻译:弹性网格壳是一种先进的自由形态结构,能够实现弯曲的目标形状和材料高效的大跨度。本文聚焦于近期提出的一种采用剪刀式展开机制的新型网格壳。尽管最新的形态发现技术已产生令人瞩目的成果,但在实际建筑应用中仍面临重大挑战:为构建真实世界结构,必须采用专业的有限元分析(FEA)。然而,由于需要模拟展开过程——这一任务在无信息指导的方法下几乎无法实现,对此类结构进行有限元模拟显得异常复杂。因此,在模拟展开过程中对这些高弹性网格壳进行几何引导至关重要。当前解决这一难题的方法主要依赖于基础试错法,仅适用于最简单的形状。我们提出一种解决方案,通过同步于统一时间参数的线性位移序列提供几何引导。当将其应用于选定位置时,该方法可实现多步网格壳展开,并成功避免不期望的屈曲问题。我们通过成功的演示验证了该方法,并期望我们的工作能为这些引人入胜的结构进一步定量探索铺平道路。

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