Membrane structures, a kind of lightweight soft structural system, are used for spatial structures. The design procedure of membrane structures are needed to do shape finding, stress-deformation analysis and cutting pattern generation, because the material property has strong axial stiffness, but little bending stiffness. The problem of cutting pattern is highly varied in their size, curvature and material stiffness. So, the approximation inherent in cutting pattern generation methods is quite different. Therefore the ordinary computer software of structural analysis & design is not suitable for membrane structures. In this study, we develop the program for cutting pattern generation using geodesic line, and investigate the result of example's cutting pattern in detail.
Membrane structures, a kind of lightweight soft structural system, are used for spatial structures. The design procedure of membrane structures are needed to do shape finding, stress-deformation analysis and cutting pattern generation, because the material property has strong axial stiffness, but little bending stiffness. The problem of cutting pattern is highly varied in their size, curvature and material stiffness. So, the approximation inherent in cooing pattern generation methods is quite different. Therefore the ordinary computer software of structural analysis & design is not suitable for membrane structures. In this study, we develop the program for cutting pattern generation using geodesic line, and investigate the result of example's cutting pattern in detail.
본 논문의 목적은 막구조물의 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하는 것이고, 재료는 선형탄성, 응력은 평면응력의 상태로 가정한다. 케이블 및 막구조물은 외력에 대한 변형이 매우 큰 구조물이기 때문에 기하비선형을 고려한 비선형해석을 하여야 한다 해석은 일반적인 구조물과는 달리 다음의 3단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 초기 평형형상을 결정하기 위한 형상해석이고, 두 번째 단계는 다양한 외력이 가해졌을 때 구조물의 거동을 파악하는 응력-변형 해석이다. 이렇게 하여 일단 만족된 형상이 얻어지면 형상해석에서 얻은 결과를 기초로 하여 시공적 관점의 재단도 해석이 수행된다. 본 논문에서는 서귀포 월드컵 축구 경기장 지붕 구조물의 예를 들어 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하고, 카테노이드(Catenoid) 구조물을 이용하여 최적재단도에 관한 해석기법을 제시한다.
Membrane structures, a kind of lightweight soft structural system, are used for spatial structures. The material property of the membrane has strong axial stiffness, but little bending stiffness. The design procedure of membrane structures are needed to do shape finding, stress-deformation analysis and cutting pattern generation. In shape finding, membrane structures are unstable structures initially. These soft structures need to be introduced initial stresses because of its initial unstable state, and it happens large deformation phenomenon. And also there are highly varied in their size, curvature and material stiffness. So, the approximation inherent in cutting pattern generation methods is quite different. Therefore, in this study, to find the structural shape after large deformation caused by Initial stress, we need the shape analysis considering geometric nonlinear ten And the geodesic line on surface of initial equilibrium shape and the cutting pattern generation using the geodesic line is introduced.
Zero-waste pattern cutting is a groundbreaking sustainable fashion practice. However, few brands and designers have pursued this method because it requires creative pattern design that diverges from the existing process of using pattern slopers. Therefore, application within the fashion industry is not sufficient. Therefore, in an attempt to highlight the key characteristics of zero-waste pattern design, this study classifies and analyzes cases in which similar designs employ zero-waste pattern-cutting techniques. We hope to make zero-waste pattern design more accessible by presenting realistic pattern-cutting guidelines. To this end, theoretical research on relevant literature, previous research, and online resources and an empirical analysis of cases involving zero-waste pattern cutting were conducted in parallel. As a result of the study, we were able to classify the factors of zero-waste pattern design in terms of fabric use, design, and composition. Regarding materials, our research revealed the importance of appropriate fabric width, understanding the difference between waste minimization and minimal fabric use, and easy reuse and recycling. In terms of design, the simultaneous progress of pattern and design work, adjustable loose silhouettes, and the use of surplus fabric for functional and decorative details emerged as key characteristics. For composition, we found that size adjustment limits, arrangement irregularity, and pattern shapes were crucial elements and that various arrangements revealed unlimited design potential.
The object of this study is shape finding and cutting pattern generation of membrane structures under the following assumptions : (1) material is linearly elastic (2) stress state is plane stress. Cable and membrane structures should introduce the nonlinear analysis considering geometric nonlinearity because these structures deform largely under the external loads. The analysis procedure is consisted of three steps considering geometric nonlinearity unlike any other structures. First step is the shape finding analysis to determine the initial equilibrium shape. Second step is the stress-deformation analysis to investigate the behaviors of structures under various external loads. Once a satisfactory shape has been found, a cutting pattern based on the shape finding analysis may be generated from the view point of construction. In this paper, (1) shape finding analysis formulation and an example, (2) cutting pattern determination procedure using weighted least-square minimization flattening method and some results are presented.
The object of this study is shape finding and cutting pattern generation of membrane structures under the following assumptions: (1) material is linearly elastic (2) stress state is plane stress. Cable and membrane structures should introduce the nonlinear analysis considering geometric nonlinearity because these structures deform largely under the external loads. The analysis procedure is consisted of three steps considering geometric nonlinearity unlike any other structures. First step is the shape finding analysis to determine the initial equilibrium shape. Second step is the stress-deformation analysis to investigate the behaviors of structures under various external loads. Once a satisfactory shape has been found, a cutting pattern based on the shape finding analysis may be generated from the view point of construction. In this paper, after shape finding analysis, cutting pattern determination procedure using weighted least-square minimization flattening method and some results are presented.
The three main processes involved in the design of stressed membrane surface are surface form-finding, stress analysis and cutting pattern generation. The last process, cutting pattern generation, is considered as a very important procedure in the aspect of the practical design for the fabric membrane surface. In this paper, The cutting pattern generation technique using the geodesic line algorithms is first introduced. And the numerical examples resulting from this technique are presented. Cable elements are used for the approximating membrane surface and two kinds of model, square line and central line model, are used in pattern generation. Finally, a number of different cutting pattern generation for the same membrane surface is carried out and the numerical results are compared each
경량 연성구조시스템 중 하나인 막 구조물은 대공간 구조물에 많이 사용되어진다. 막 구조물은 축강성이 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하기 때문에 다른 구조물과 달리 구조설계에서는 형상해석, 응력-변형해석 그리고 재단도 등의 일련의 과정을 필요로 한다. 재단도의 작성에는 구조물의 크기나 곡률 그리고 재료적 강성에 따라 많은 변수가 작용하며 다른 설계과정과는 매우 다르다. 따라서 일반 구조설계용 프로그램은 막 구조물의 구조설계에 부적당하다. 본 연구에서는 막 구조물의 측지선을 이용한 재단도 작성 프로그램을 개발하고, 예제를 통해 재단도 작성결과를 비교 고찰하도록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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