Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems
Изогеометријска анализа у морфогенези површинских конструктивних система

2016
Authors
Milošević, Jelena Ž.
Contributors
Nestorović, Miodrag
Zloković, Đorđe
Čučaković, Aleksandar
Maneski, Taško

Doctoral thesis (Published version)
Metadata
Show full item recordAbstract
The thesis proposes unconventional procedure for design of surface structural systems, that integrates geometrical methods for modeling of form and computational procedures for simulation of structural behavior. The proposed procedure is in the form of morphogenetic strategy in which potentials of structural analysis are used in the conception phase of the design. The procedure is interactive and flexible, which is necessary for specific design process of surface structures. The definition of the algorithm, that facilitates more simple and efficient design of surface structural systems, was realized by implementation of Isogeometric analysis, numerical procedure in which geometry and kinematics of the structure are represented by the same functions. Contrary to the classical Finite element analysis, which is carried out on the interpolation of geometry, isogeometric concept implies analysis based on the exact definition of initial geometry, described by NURBS technology. This enables d...esign, analysis and modifications of the model by application of the single data type. Starting from the theoretical and conceptual framework, the original algorithm was developed, and implemented as code program in CAD system based on NURBS geometric representation. The code enables automated generation of forms optimal in respect of structural performances. Implementation of the procedure demonstrates effectiveness of the proposed approach and confirms that advancement of the creative tools facilitates innovation and optimization of the design process.
Тезом је предложен неконвенционални поступак за пројектовање површинских конструктивних система којим се интегришу геометријске методе за моделовање форме и рачунарске процедуре за симулацију понашања структура. Предложени поступак је у форми морфогенетске процедуре у којој се потенцијали структуралне анализе користе у фази конципирања решења, а који се одликује интерактивношћу и флексибилношћу неопходним за специфичан процес пројектовања површинских структура. Дефинисање алгоритма, који омогућава једноставније и ефикасније пројектовање површинских конструктивних система, реализовано је имлементацијом изогеометријске анализе, нумеричким поступком у ком се геометрија и кинематика описују истим функцијама. За разлику од уобичајено коришћене класичне анализе методом коначних елемената, у којој се врши интерполација геометрије, изогеометријски концепт подразумева анализу на основу егзактно дефинисане почетне геометрије, описане NURBS технологијом, чиме је омогућено пројектовање, анализа и ...подешавање модела употребом јединственог типа података. Полазећи од теоријског и концептуалног оквира развијен је оригинални алгоритамско-програмски код који је имплементиран у оквир CAD система заснованог на NURBS геометријској репрезентацији, а који омогућава аутоматско генерисање форми оптималних у погледу структуралних перформанси. Имплементација процедуре демонстрира ефикасност предложеног приступа и потврђује да унапређење креативних алата омогућава иновацију и оптимизацију процеса пројектовања.
Keywords:
Surface structural systems / generating of structures / optimization of structures / digital morphogenesis / Isogeometric analysis / NURBS / Површински конструктивни системи / генерисање структура / оптимизација структура / дигитална морфогенеза / изогеометријска анализа / NURBSSource:
Универзитет у Београду, 2016Publisher:
- Универзитет у Београду, Архитектонски факултет
Funding / projects:
URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3425https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:11987/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=513063057
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6125
https://raf.arh.bg.ac.rs/handle/123456789/368
Collections
Institution/Community
Arhitektonski fakultetTY - THES AU - Milošević, Jelena Ž. PY - 2016 UR - http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3425 UR - https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:11987/bdef:Content/download UR - http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=513063057 UR - http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6125 UR - https://raf.arh.bg.ac.rs/handle/123456789/368 AB - The thesis proposes unconventional procedure for design of surface structural systems, that integrates geometrical methods for modeling of form and computational procedures for simulation of structural behavior. The proposed procedure is in the form of morphogenetic strategy in which potentials of structural analysis are used in the conception phase of the design. The procedure is interactive and flexible, which is necessary for specific design process of surface structures. The definition of the algorithm, that facilitates more simple and efficient design of surface structural systems, was realized by implementation of Isogeometric analysis, numerical procedure in which geometry and kinematics of the structure are represented by the same functions. Contrary to the classical Finite element analysis, which is carried out on the interpolation of geometry, isogeometric concept implies analysis based on the exact definition of initial geometry, described by NURBS technology. This enables design, analysis and modifications of the model by application of the single data type. Starting from the theoretical and conceptual framework, the original algorithm was developed, and implemented as code program in CAD system based on NURBS geometric representation. The code enables automated generation of forms optimal in respect of structural performances. Implementation of the procedure demonstrates effectiveness of the proposed approach and confirms that advancement of the creative tools facilitates innovation and optimization of the design process. AB - Тезом је предложен неконвенционални поступак за пројектовање површинских конструктивних система којим се интегришу геометријске методе за моделовање форме и рачунарске процедуре за симулацију понашања структура. Предложени поступак је у форми морфогенетске процедуре у којој се потенцијали структуралне анализе користе у фази конципирања решења, а који се одликује интерактивношћу и флексибилношћу неопходним за специфичан процес пројектовања површинских структура. Дефинисање алгоритма, који омогућава једноставније и ефикасније пројектовање површинских конструктивних система, реализовано је имлементацијом изогеометријске анализе, нумеричким поступком у ком се геометрија и кинематика описују истим функцијама. За разлику од уобичајено коришћене класичне анализе методом коначних елемената, у којој се врши интерполација геометрије, изогеометријски концепт подразумева анализу на основу егзактно дефинисане почетне геометрије, описане NURBS технологијом, чиме је омогућено пројектовање, анализа и подешавање модела употребом јединственог типа података. Полазећи од теоријског и концептуалног оквира развијен је оригинални алгоритамско-програмски код који је имплементиран у оквир CAD система заснованог на NURBS геометријској репрезентацији, а који омогућава аутоматско генерисање форми оптималних у погледу структуралних перформанси. Имплементација процедуре демонстрира ефикасност предложеног приступа и потврђује да унапређење креативних алата омогућава иновацију и оптимизацију процеса пројектовања. PB - Универзитет у Београду, Архитектонски факултет T2 - Универзитет у Београду T1 - Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems T1 - Изогеометријска анализа у морфогенези површинских конструктивних система UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6125 UR - t-6286 ER -
@phdthesis{ author = "Milošević, Jelena Ž.", year = "2016", abstract = "The thesis proposes unconventional procedure for design of surface structural systems, that integrates geometrical methods for modeling of form and computational procedures for simulation of structural behavior. The proposed procedure is in the form of morphogenetic strategy in which potentials of structural analysis are used in the conception phase of the design. The procedure is interactive and flexible, which is necessary for specific design process of surface structures. The definition of the algorithm, that facilitates more simple and efficient design of surface structural systems, was realized by implementation of Isogeometric analysis, numerical procedure in which geometry and kinematics of the structure are represented by the same functions. Contrary to the classical Finite element analysis, which is carried out on the interpolation of geometry, isogeometric concept implies analysis based on the exact definition of initial geometry, described by NURBS technology. This enables design, analysis and modifications of the model by application of the single data type. Starting from the theoretical and conceptual framework, the original algorithm was developed, and implemented as code program in CAD system based on NURBS geometric representation. The code enables automated generation of forms optimal in respect of structural performances. Implementation of the procedure demonstrates effectiveness of the proposed approach and confirms that advancement of the creative tools facilitates innovation and optimization of the design process., Тезом је предложен неконвенционални поступак за пројектовање површинских конструктивних система којим се интегришу геометријске методе за моделовање форме и рачунарске процедуре за симулацију понашања структура. Предложени поступак је у форми морфогенетске процедуре у којој се потенцијали структуралне анализе користе у фази конципирања решења, а који се одликује интерактивношћу и флексибилношћу неопходним за специфичан процес пројектовања површинских структура. Дефинисање алгоритма, који омогућава једноставније и ефикасније пројектовање површинских конструктивних система, реализовано је имлементацијом изогеометријске анализе, нумеричким поступком у ком се геометрија и кинематика описују истим функцијама. За разлику од уобичајено коришћене класичне анализе методом коначних елемената, у којој се врши интерполација геометрије, изогеометријски концепт подразумева анализу на основу егзактно дефинисане почетне геометрије, описане NURBS технологијом, чиме је омогућено пројектовање, анализа и подешавање модела употребом јединственог типа података. Полазећи од теоријског и концептуалног оквира развијен је оригинални алгоритамско-програмски код који је имплементиран у оквир CAD система заснованог на NURBS геометријској репрезентацији, а који омогућава аутоматско генерисање форми оптималних у погледу структуралних перформанси. Имплементација процедуре демонстрира ефикасност предложеног приступа и потврђује да унапређење креативних алата омогућава иновацију и оптимизацију процеса пројектовања.", publisher = "Универзитет у Београду, Архитектонски факултет", journal = "Универзитет у Београду", title = "Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems, Изогеометријска анализа у морфогенези површинских конструктивних система", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6125, t-6286" }
Milošević, J. Ž.. (2016). Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems. in Универзитет у Београду Универзитет у Београду, Архитектонски факултет.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6125
Milošević JŽ. Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems. in Универзитет у Београду. 2016;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6125 .
Milošević, Jelena Ž., "Isogeometric analysis in morphogenesis of surface structural systems" in Универзитет у Београду (2016), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6125 .