自由曲面设计方法(切面叠代设计方法介绍)
自由曲面设计
第1章自由曲面设计 自由曲面设计（Free Style）功能模块提供使用方便的基于曲面的工具，用以创建符合审美要求的外形，其界面如图1-1所示。通过草图或数字化的数据，设计人员可以高效地创建任意的3D曲线和曲面，通过实时交互更改功能，可以在保证连续性规范的同时调整设计，使之符合审美要求和质量要求。为保证质量，该模块提供了大量的曲线和曲面诊断工具进行实时质量检查。该模块也提供了曲面修改的关联性，曲面的修改会传送到所有相关的拓扑上，如曲线和裁剪区域。 该模块提供强大的、使用方便的曲面工具，帮助设计者创建风格化外形，即使是临时用户也可以很容易地光顺和裁剪曲线和曲面。大量的面向企业的曲线和曲面诊断工具可以执行实时质量检查，以保证设计质量。 自由曲面优化模块扩展了CATIA自由曲面造型设计的外形和曲面造型功能，主要针对复杂的多曲面外形的变形设计。设计者可以像处理一个曲面片一样对多曲面进行整体更改，而同时保持每个曲面先前规定的设计品质。系统能够使一个设计和其他的几何元素（比如一个物理样机的扫描形状）匹配。为检验曲面的设计质量，用户可以实施一个虚拟展室，通过计算出的反射光线对曲面进行检查。 图1-1
1.1 曲线创建 自由曲面设计模块提供了多种建立和编辑曲线的方法，如空间曲线、曲面上曲线、投影曲线、桥接曲线、圆角造型和匹配曲线等。 1.1.1 空间曲线 空间曲线（3D curve）功能，是在空间的一系列点上建立样条线，或者在指南针的XY平面上建立样条线。打开附带光盘中“第1章自由曲面设计”目录下的文件3D Curve.CATPart，如图1-2所示。 图1-2 （1）在Curve Creation工具栏中单击“空间曲线”功能按钮，弹出如图1-3所示的3D curve对话框。 图1-3 （2）在对话框中的Creation type下拉列表框中选择一种建立曲线的方式。 Through points是选择一系列点，作为样条线上的点，如图1-4所示，建立的样条线通过所选择的点。
LED准直照明的自由曲面透镜设计
LED准直照明的自由曲面透镜设计 Jin-Jia Chen, Te-Yuan Wang, Kuang-Lung Huang, Te-Shu Liu, Ming-Da Tsai, and Chin-Tang Lin 1、电气工程学院国立彰化师范大学系，士达路，彰化50074，台湾 2、光电与能源工程，明道大学，369文华路，Peetow，彰化52345，台湾 * jjchen@https://www.sodocs.net/doc/0910733483.html,.tw 摘要：我们提出一个简单的镜头自由曲面设计方法应用到LED照明的准直。该方法是从 基本的几何光学分析及施工方法得出。通过使用这种方法，一个高度准直透镜与为 1.0mm ×1.0毫米LED芯片的尺寸和86.5％下的±5度的视角的光学模拟的效率构成。为了验证该透镜的实用性能，准直透镜的原型也制成，并且90.3％具有4.75度的射束角的光学效率被测量。 ?2012美国光学学会 OCIS代码：（220.2740）几何光学设计; （220.4298）非成像光学系统; （220.2945）照明设计; （230.3670）发光二极管。 参考文献 1.H. Ries and J. Muschaweck, “Tailored freeform optical surfaces,”J. Opt. Soc. Am. A 19(3), 590–595 (2002). 2.P. Benítez, J. C. Mi?ano, J. Blen, R. Mohedano, J. Chaves, O. Dross, M. Hernández, and W. Falicoff, “Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions,”Opt. Eng. 43(7), 1489–1502 (2004). 3.Y. Ding, X. Liu, Z. R. Zheng, and P. F. Gu, “Freeform LED lens for uniform illumination,”Opt. Express 16(17),12958–12966 (2008). 4.L. Sun, S. Jin, and S. Cen, “Free-form microlens for illumination applications,”Appl. Opt. 48(29), 5520–5527 (2009). 5.F. R. Fournier, W. J. Cassarly, and J. P. Rolland, “Fast freeform reflector generation usingsource-target maps,”Opt. Express 18(5), 5295–5304 (2010). 6.W. Zhang, Q. Liu, H. Gao, and F. Yu, “Free-form reflector optimization for general lighting,” Opt. Eng. 49(6), 063003 (2010). 7.G. Wang, L. Wang, L. Li, D. Wang, and Y. Zhang, “Secondary optical lens designed in the method of source-target mapping,”Appl. Opt. 50(21), 4031–4036 (2011). 8.V. Medvedev and W. A. Parkyn, Jr., “Screen illumination apparatus and method,”US Patent 6166860 (2000). 9.D. Weigert and D. Chin, “Spotlight with an adjustable angle of radiation and with an aspherical front lens,”US Patent 6499862 B1 (2002). 10.A. Domhardt, S. Weingaertner, U. Rohlfing, and U. Lemmer, “TIR Optics fornon-rotationally symmetric illumination Design,”Proc. SPIE 7103, 710304, 710304-11 (2008).
桥梁基础设计方法
桥梁基础施工 1、扩大基础 扩大基础或称明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。其施工方法通常是采用明挖的方式进行的。 2、桩及管柱基础 当地基浅层土质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可采用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桥梁基础中用的较多的是中间两种。按制作方法分为预制桩和钻(挖）孔灌注桩；按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等，前四种又统称沉入桩。应根据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等来选择桩基的施工方法。 由钢筋混凝土、预应力混凝土或钢制成的单根或多根管柱上连钢筋混凝土承台、支撑并传递桥梁上部结构和墩台全部荷载于地基的结构物。柱底一般落在坚实土层或嵌入岩层中。适用于深水、岩面不平整、覆盖土层厚薄不限的大型桥梁基础。按荷载传递形式可分为端承式和摩擦式两种，在结构形式上与桩基相似，但多为垂直状。 3、沉井基础 又称开口沉箱基础，由开口的井筒构成的地下承重结构物。一般为深基础，适用于持力层较深或河床冲刷严重等水文地质条件，具有很高的承载力和抗震性能。这种基础系由井筒、封底混凝土和预盖等组成，其平面形状可以是圆形、矩形或圆端形，立面多为垂直边，井孔为单孔或多孔，井壁为钢筋、木筋或竹筋混凝土，甚至由刚壳中填充混凝土等建成。 若为陆地基础，它在地表建造，由取土井排土以减少刃脚土的阻力，一般借自重下沉；若为水中基础，可用筑岛法，或浮运法建造。在下沉过程中，如侧摩阻力过大，可采用高压射水法、泥浆套法或井壁后压气法等加速下沉。 (4)地下连续墙基础 用槽壁法施工筑成的地下连续墙体作为土中支撑单元的桥梁基础。它的形式大致可分为两种：一种是采用分散的板墙，平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式，墙顶接筑钢筋混凝土承台；另一种是用板墙围成闭合结构，其平面呈四边形或多边形，墙顶接筑钢筋混凝土盖板。后者在大型桥基中使用较多，与其他形式的深基相比，它的用材省，施工速度快，而且具有较大的刚度，目前是发展较快的一种新型基础。连续墙的建造是通过专门的挖掘机泥浆护壁法挖成长条形深
地基基础设计内容和一般步骤
地基基础设计内容和一般步骤： （1）选择基础的材料、类型，确定平面布置； （2）选择基础的埋置深度，即确定地基持力层； （3）确定地基承载力特征值； （4）根据传至基础底面上的荷载效应和地基承载力特征值，确定基础底面积； （5）根据传至基础底面上的荷载效应进行相应的地基验算（变形和稳定性验算）； （6）根据传至基础底面上的荷载效应确定基础构造尺寸，进行必要的结构计算； （7）绘制基础施工图。 浅基础的设计方法 ?常规设计方法 ?常规设计方法的缺陷 ?合理的设计方法 ?常规设计方法可行的条件 （1）沉降较小或较均匀。 （2）基础刚度大。对连续基础通常还要求地基、荷载分布及柱距较均匀。 基础工程设计原则 （1）对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度。对于高层建筑而言，满足稳定性要求时应考虑所承受的水平荷载的作用。 （2）应控制地基的特征变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值，以免引起基础和上部结构的损坏、或影响建筑．物的使用功能和外观； （3）基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符合使用需要、满足地基承载力（稳定性）和变形要求外，还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。 基础工程设计方法 常规的设计方法合理的设计方法应准备的资料 设计步骤 收集资料→ 选择方案→ 确定地基承载力→ 确定埋深→ 计算地基变形、沉降等→ 基础设定、对基础强度验算→ 绘制施工图 第二章刚性基础和独立柱基础设计 刚性基础是具有较高的抗压强度，而抗拉强度很低. 应用于多层混合结构 独立柱基础就是抗弯、抗剪、抗冲切的性能良好，被广泛的应用于多层框架结构和单层厂房结构中. 基础埋置深度的选择 基础的埋置深度一般是指从室外设计地面至基础底面的距离。 基础埋置深度的大小，对建筑物的安全及正常使用、工程的造价、施工技术以及施工工期都有密切的关系。 影响建筑物基础埋置深度的因素 1)建筑物自身的条件 建筑物的用途是选择基础埋深首先要考虑的问题。 如有地下室、设备基础和地下设施等，基础的埋置深度就需要整体或局部加深，使基础低于它们。若采用基础局部加深方案，应将基础做成台阶形，逐渐由浅至深，其台阶宽高比一般为1:2，地基条件较好的可为1:1。一般情况，上部结构荷载愈大，愈需将基础埋在较好的土层上，埋深一般较深；对于承受较大水平荷载的基础，为了保证结构的稳定，也常将埋深加大；承受上拔力的构筑物（如水塔、烟囱、输变电塔、电视塔等）也要加大埋深，以提供足够的抗拔阻力；对于地震区或有振动荷载的基础，不宜将基础浅埋或放在易液化的土层上，应加大基础埋深、将基础放在不液化的土层上。 建筑物通过其墙、柱作用将荷载传至基础，基础将上部结构传来的荷载扩散到地基上。荷载的大小对于不同地基而言是相对的，同一荷载作用在较好的土层上，可认为荷载相对较小，基础埋深可能较浅；对于较差的土层，则认为荷载相对较大，基础埋深可能较深。 2)工程地质和水文地质条件 对于一般性的建筑场地，地质构成不外乎下列五种情况：
(完整word版)光学自由曲面制造的基础研究
项目名称：光学自由曲面制造的基础研究首席科学家：房丰洲天津大学 起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：教育部天津市科委
二、预期目标 （1）总体目标 针对国家发展的重大需求对光学自由曲面制造技术的要求，深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题，揭示自由曲面成型过程中纳观尺度材料迁移新理论，掌握和研究光学自由曲面高效、纳米级精度加工工艺技术及装备的共性基础问题，发展具有自主知识产权、具有国际先进水平的高精度、可控面形的光学自由曲面加工技术，培育我国光学自由曲面加工领域在国际上具有重要影响的学术带头人和创新团队，推动我国制造技术基础理论研究，确立在光学自由曲面制造领域国际竞争中的优势地位，增强光学自由曲面核心关键器件自主创新能力，并将光学自由曲面制造理论向更多领域纵深发展，推动我国科技进步。 （2）五年预期目标 在理论研究方面： 解决光学自由曲面制造中的关键科学问题，为实现高精度、高效率和高可靠性的光学自由曲面制造技术与装备提供理论基础，跻身于国际制造科学研究领域的前沿。 ?揭示光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的 扰动规律，建立几何/物理/材料关联约束条件下光学自由曲面的空间机 构构型创新设计与优化理论； ?揭示光学自由曲面非均匀变流向纳观材料迁移规律，建立曲面成形过程中跨尺度材料特性演变、表层及近表层材料结构变化等基础理论； ?揭示光学自由曲面物理再构过程中加工工具在力、热和化学等多场耦合环境下与加工材料之间相互作用和微观力学行为，建立加工工具的失效 形式及其加工性能的演变理论； ?揭示多物理场辅助下纳米切削行为、离子注入表面改性后的硬脆材料切削规律，建立工具磨损抑制及材料学分析测试理论。 在技术应用方面：
住宅空间设计教案
涉外商贸学院 教案 艺术设计学院所在单位 电脑辅助设计教研室所属教研室
住宅空间设计名课程称 师教课授秦学军 1 《住宅空间设计》教案 一、课程性质：专业基础必修课 二、总学时∕学分:54学时∕4学分 三、课程类型：理论课（）实践（含实验）课（√） 四、学时分配：理论课（ 10 ）学时实践（含实验）课（ 44 ）学时 五、授课专业、层次：2010环境艺术设计专科 六、本课程的教学目的和要求： 通过《住宅空间设计》课程的教学，引导学生掌握室内设计操作技巧和方法，培养学生在室内设计学习过程中基本操作能力，使学生通过课堂学习和项目实训熟练地掌握家居设计的过程和创意表现的专业技能。 七、本课程的教学重点、难点 1．课程重点 让学生通过对室内设计原理的讲授,使学生了解室内设计，从而为今后的室内设计提供了设计的理论依据,并为室内设计打下扎实的理论基础。 2．课程难点 实际现场观察与测量及业主的沟通，平面图介绍、平面功能分区，家居布置与平面尺寸及装修材料的选用等。 八、教材和参考书 1.《居住空间设计实训》，孔小丹编著，东方出版中心, 2010年7月 2．《室内设计原理》，来增祥编著，重庆大学出版社，2010年4月第2版
2 《住宅空间设计》教案内容 一、章节内容：第一章室内设计理论知识 二、课时：8学时 三、教学目的 本章让学生通过对室内设计原理的讲授,使学生了解室内设计，从而为今后的室内设计提供了设计的理论依据,并为室内设计打下扎实的理论基础。 四、教学重点与难点 本章重点：掌握室内设计的含义、内容、程序及室内装潢、室内装修、室内设计概念的区别，家居设计功能分区，家居照明照度的控制。 本章难点：家居设计中人体工程学的应用，灯具布局，室内色彩的设定。 五、教学方法：身教胜于言教，教师在讲授理论知识的同时，应注重技法的示范辅导，及时解决和纠正学生在学习过程中的偏差和困难。鉴于住宅室内设计的特殊性，在教学中应须注意：（1）因材施教 （2）多媒体理论讲解 （3）实地考察 （4）命题方案设计 （5）讨论 六、教学过程设计 1.室内设计介绍 (1）室内设计的含义 室内设计是将人们的环境意识与审美意识相结合，从建筑内部把握空间进行设计的一项活动。室内设计是根据室内的使用性质和所处的环境，运用物质材料、工艺技术及艺术手段，创造出功能合理、舒适美观，符合人的生理、心理需求的内部空间；赋予使用者愉悦的，便于生活、工作、学习的理想的居住与工作环境。 (2）室内装潢、室内装修、室内设计概念的区别 室内装潢从视觉效果的角度来看，指室内地面、墙面、顶棚等各界面的色彩处理、装饰材料的作用及配置效果。室内装修着重于工程技术、施工工艺和构造做法等方面的研究。室内设计指综合的室内环境设计,除室内装修、室内设计两项内容外，还包括氛围、意境等心理环境和个性 特色等文化环境方面的创造。 3 (3）室内设计的内容 室内设计的内容见图1-1。
基础设计规范方案(桩基础部分)
建筑地基基础设计规范GB50007-2001——8.5桩基础（一） 8.5 桩基础 8.5.1 本节包括混凝土预制桩和混凝土灌注桩低桩承台基础。 按桩的性状和竖向受力情况可分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。 8.5.2桩和桩基的构造，应符合下列要求： 1摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的 1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺 中挤土等效应对邻近桩的影响。 2扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。 3桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1~3倍。 在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。 4布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。 5预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。 6桩的主筋应经计算确。定打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%（小直径桩取大值）。 7配筋长度： 1）受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。 2）桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥淤、泥质土层或液化土层。 3）坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。
4）桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。 8桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍和钢筋直径（Ⅱ级钢和Ⅲ级钢）的35倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。 9 在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。 8.5.3 群桩中单桩桩顶竖向力应按下列公式计算： 1轴心竖向力作用下 Q k=(F k+G k)/n （8.5.3-1）偏心竖向力作用下 （8.5.3-2）2水平力作用下 H i k=H k/n （8.5.3-3）式中F k——相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力； G k——桩基承台自重及承台上土自重标准值； Q k——相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力； n——桩基中的桩数； Q i k——相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力； M xk、M yk——相应于荷载效应标准组合作用于承台底面通过桩群形心的x、y轴的力矩；
建筑基础设计要点及方法
建筑基础设计要点及方法 发表时间：2016-11-03T15:50:57.187Z 来源：《基层建设》2016年14期作者：周雄彪[导读] 摘要：随着社会科技的不断发展，科学技术应用于各行各业，其中在房屋建筑方面，合理的基层设计能够为建筑物提供必要的保障，降低投资，这对于开发商来说是值得注意的一点。因此，本文主要对房屋建筑结构设计中基础设计进行分析探讨。广东博意建筑设计院有限公司 摘要：随着社会科技的不断发展，科学技术应用于各行各业，其中在房屋建筑方面，合理的基层设计能够为建筑物提供必要的保障，降低投资，这对于开发商来说是值得注意的一点。因此，本文主要对房屋建筑结构设计中基础设计进行分析探讨。关键词：房屋建筑；结构设计；基础设计引言 随着科技的不断进步，人们生活质量水平的提高，建筑的内部构造也逐渐多样化，特别是当前城市建筑用地不断减少，高层建筑毫无疑异的成了我们最好的选择，房子的整体构造当然也需要更加的完善。虽然基础是隐蔽工程，但它却起到至关重要的作用。只有基础做的足够稳固，才能够在基础之上放心的建造其他构件，运用现代科技技术能够使房屋的稳定性增加，并且能够增强房子的使用寿命。假如基础做的不够稳固，将会使房子的墙体下陷、开裂等状况。由此我们可以看出要想设计出稳定的房屋，首先要在基础上下功夫，走好第一 步。 一、房屋建筑基础设计的原则（一）经济合理性原则 对于房地产行业来说，降低投资成本就是在增加收益，可见对于任何的建筑都要在保证质量的情况下，实现降低成本的目标，这就是所谓的经济合理性原则。所以在基础的建设工程中要选择性价比较高的材料，既要满足建筑需要也要降低成本。（二）总体性设计原则 在设计基础时，不但要考虑基础的稳定性，还要考虑到基础和建筑物其他构件之间的整体性，从房子总体的布局、各个结构入手综合考虑基础与它们之间的关系，把基础的设计方案放入房屋建筑的整体之中进行总体的布局，这样才能让基础和整个建筑成为一个有机的整体，在设计完成后还要根据需要对设计进行完善的修改，这样才能做出最符合建筑本身的基础。（三）多元化原则 基础有多重多样的形式，不同的的房屋建筑就需要不同的基础，这就要求设计单位要有足够的经验，将自身的经验与工程的实际相结合，这样才能使设计出来的基础能够带来最大的利润并达到最好的质量要求。（四）预见性原则 预见性原则要求基础的设计不但要满足目前所能掌握到的资料的要求，还应该使设计方案能够满足在接下来的一段时间内的要求，使设计方案能够满足时代变迁的要求，满足房屋可能出现的各种改动。 二、房屋建筑基础设计的方法（一）传统设计方法 在设计基础之前，分析曾经有过的案例，来找到符合所做的基础的设计方案，但这并不意味着要照抄照搬，而是要综合考虑到所做设计其本身的独特之处，确定处基础的类型，并且通过科学的手段来计算出所做基础的基本数据，使于确定施工技术。（二）共同作用分析法 对于高层的建筑来说，整体的稳定性才是重中之重，所以，通常要综合考虑到上部结构、基础以及地基互相之间的作用力，这样能够更加确定的保证工程的质量。但这种方法相对于传统设计来说，因为要综合考虑各方面之间的关系，在无形之中增减了设计的难度，但这样的设计更能够达到工程的预期目标。随之而来的使较高的投资，所以一般只有在特高层的复杂建筑的基础设计中，才会采用共同分析法。 三、建筑结构设计中的基础设计要点（一）独立基础及设计要点 独立基础由于其本身对土地的要求较低，有良好的抗震功效，并且其投资较低，所以一般应用在框架结构的民用建筑中。独立基础一般分为两类，一类是刚性基础，这种基础适用于自身较密实，受自然环境影响变动较小的地基；另一类是柔性基础，这样的基础自身可随着地基的变动而自行变化，可以抵抗可能发生不均匀沉降的地基土对建筑造成的影响。独立基础可以形成阶形基础。坡形基础、杯形基础或者这三种之间的组合形式，独立基础一般与浇筑的混凝土柱浇筑为一体。使用预制的混凝土柱时，一般将柱之间嵌入到独立基础提前预留好的杯口形的上部构造中，这样形成的基础叫做杯口基础。（二）桩基础及设计要点 桩基础具有较强的承载能力，一般应用于过硬的土层之中，或者是地基上部构件的承载能力较弱位置。不仅如此由于桩身较长，可以在基础加固时通过桩基础将荷载直接传递到土层的深处。在对框架结构的房屋进行设计时，可以在基础的中间部分增加更多的桩并且增加这个部位的桩的长度来分散所承受的荷载。（三）箱形或筏型基础及设计要点
自由曲面光学镜片的设计
自由曲面光学镜面的设计 摘要 光学自由曲面具有非对称面形、灵活的空间布局、丰富的设计自由度等特性。自由曲面是应用最广泛的曲面形状之一，如能改善人类视觉质量的渐进多焦点眼用镜片，就是自由曲面技术在眼用光学镜片中的成功应用。本文通过设计渐进多焦点眼用镜片，并以之为例研究自由曲面光学镜片的性质及特点。 渐进镜片(英文progressive addition lenses 简称PAL）是针对老视症状的一种有效的解决手段，与各类传统老视镜片相比较具有许多优点，本文对这种镜片的设计和评价进行研究。 首先，介绍渐变镜片的渐变结构特征和矫正原理，比较分析软设计和硬设计之间的区别。 其次，介绍渐进多焦点眼用镜片的基本结构。应用基于狄利克雷原则的软设计方法，阐述渐进多焦点眼用镜片子午线设计的基本原理，构建子午线多项式，给出子午线设计需满足的条件。在子午线设计的基础上，设计渐进多焦点眼用镜片等屈光度轮廓线，在此基础上设计镜片矢高，确定镜片面形。 然后，根据曲面的微分几何理论，给出渐变镜片的性能评价方法，即计算镜片的球面度及柱面度。 关键词渐进镜片；老视；软设计；子午线
Design of free-form surface optical lenses Abstract Free-form lens has asymmetric surface shape, flexible space layout, extensive design freedom and other characteristics. Free surface is one of the curved shapes which are most widely applied. For instance, the progressive addition lenses（PAL) which can improve the quality of human vision are a successful example that the free-form technology is applied to optical lenses. In this paper, the design of the progressive addition lenses is introduced, and the nature and characteristics of the optical lenses will be researched through it. The progressive addition lenses is a new kind of effective solution to presbyopia, it has many advantages over other lenses dealing with presbyopia. Investigation of its design and evaluation method is shown in this paper. Various kinds of presbyopia lens is reviewed and compared. The basic feature and principle of the PAL are introduced and the difference between the characteristics of hard design and soft design is described as well. The structure of progressive addition lenses is introduced, and the soft method based on Dirichlet principle is given in detail. The principle of designing meridional power laws for progressive addition lenses is expounded based on polynomial, and the criterion of designing meridional power laws is given out. On the basis of designing meridional power laws, the vector height and the isopower contours are designed in order to determine the surfaces of progressive addition lenses. According to the differential ge ometry theory of curving surfaces, PAL’s performances are evaluated, and the mean surface power and the constant surface astigmatism are calculated. Keywords progressive addition lenses, presbyopia, soft design,meridian line
实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计
实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计 时间：2012-05-22 来源：中国照明网作者： 关键字：LED台灯均匀照明仿真设计 1引言 近年来，由于用眼过度和书写环境不良等原因，我国已成为青少年近视眼发病率世界第二的国家，而且因高度近视而致盲的青少年人数高达30万[1]。视力保护、缓解眼疲劳十分必要。调查指出，相对于普通交流台灯，使用无频闪台灯有助于减轻眼疲劳和其他用眼不良感觉，如眼睛干涩、胀痛和眼花等[2]。 LED作为直流无闪频、高光效的新一代照明光源，在书写照明应用上具有极大的潜力。但是，LED高度窄角集中的光学特性导致了光斑呈现中间极亮，随半径增大方向急速衰减的不均匀现象。这种极度不均匀照明将引起瞳孔频繁调焦，容易导致眼睛疲劳和不适。利用自由曲面透镜是有效改善光线分布状况的重要途径。该方法目前主要集中于LED路灯等室外照明的研究[3]。LED是具有一定发光面尺寸的光源，但是面光源的光线路径极其复杂，因此往往将其简化为点光源模型进行透镜设计。这必然影响实际的配光效果。相比于室外照明，应用于室内照明的LED台灯对照明区域的均匀度要求更高。因此，应用于LED台灯配光的自由曲面透镜设计必须充分考虑发光面尺寸和透镜尺寸对配光效果的影响。 2旋转对称自由曲面透镜设计 2.1设计原理 台灯的照明区域主要是圆形区域[4]。因此，实现台灯均匀照明的自由曲面透镜是旋转对称的，其设计可以简化为:根据Snell定律和二维平面空间LED的配光特性求取该平面上透镜自由曲面的母线。LED光源是具有余弦分布特性的朗伯光源，即I(θ)=I0·cosθ(1)上式中I0为法向轴线上LED的光强，θ为光线与法向轴线的夹角，如图1(a)所示。利用划分网格法[5]的思想，建立光源与照明区域的拓扑关系。为实现照明区域照度的均匀分布，离散后具有相同微角度间距dθ的发射光线在照明区域的映射点的间距需满足余弦分布的特性，即l(θ)=l0·cosθ(2)
浅谈筏板基础设计的方法及注意事项
浅谈筏板基础设计的方法及注意事项 摘要：建筑物地基土的类别和地基土层的分布情况决定了建筑物所采用哪一种类型的基础形式。而筏板基础能很好的将地基承载力充分的发挥的同时，又能使沉降不均匀得到良好的调整，因此筏板基础被广泛应用于诸多的结构类型中。本文就筏板基础设计的方法及筏板基础设计中的相关注意事项进行了一些浅析。 关键字：筏形基础；筏形基础设计；筏板；基础 随着我们国家经济水平的不断提高，近些年来，国家的建筑行业也蓬勃发展起来。建筑设计的推陈出新和建筑使用性能的不断扩大，无论是从建筑的数量上还是质量上都对建筑行业提出了新的要求。筏板基础也理所当然的成为人们关注的对象，越来越多的被人们所认识和研究。筏板基础从传统的应用于大型高层的建筑开始，到现今在一些纷繁复杂的小型建筑中也得到重视，其地位和分量也不断增加，所以，我们非常有必要对筏板基础设计的方法进行探讨。 一、筏板基础 由于建筑物的地基土的类别和地基土层的分布情况决定了建筑物所采用哪一种类型的基础形式。而筏板基础不仅充分发挥了地基的承载力，也使沉降不均匀得到良好的校正，这也是筏板基础能够广泛应用于诸多结构类型之中的原因。 筏板基础刚度大，整体性好，根据上部结构形式划分，筏板基础的构造形式主要可分为两种：平板式筏板基础和肋梁式筏板基础。 在柱网相对较大的大型商业建筑施工中，往往建筑的上部所要承受的荷载最大，所以我们通常会选择肋梁式筏板基础。而平板式筏板基础则被广泛的应用在小型公共建筑或者是低层住宅建筑。而近些年来，平板式筏板基础因其施工简单的特点，在高层建筑中也得到广泛的应用。高层建筑的地下室通常被拿来建造地下的车库，因为此，这样的建筑是不被允许过多的设置内墙的，从而对箱型基础，限制了其使用。而筏板基础因其能满足停车库对空间的使用要求，而成为较理想的基础型式。 二、筏板基础埋深及承载力的确定 在城市区域，基础筏板的预埋深度取决于所需建造的建筑物地下室的层数多少和每层的高度。而地下室的层数多少和层高高度则由地下室的功能属性所决定，一般为城市里用地紧张，地价昂贵且建筑密集的高层所附带的地下停车场、基础设备用房、地下水池及人防工程。
CATIA_自由曲面教程
自由造型单元可以创建不规则的曲面，构图方式自由，故称自由造型。自由造型构图方式是透过移动控制点的方式来决定曲面或曲线的外形，与其他实体为主的单元的不同处，在于自由造型可以脱离实体的限制，由用户的主观意识来决定所要的外形。 自由曲面优化模块扩展了CATIA自由曲面造型设计的外形和曲面造型功能，主要针对复杂的多曲面外形的变形设计。设计者可以象处理一个曲面片一样对曲面进行整体更改，而同时保持每个曲面先前规定的设计品质。系统能够使一个设计和其他的几何元素匹配。为检验曲面的设计质量，用户可以实施一个虚拟展室，通过计算出反射光线对曲面进行检查。 2.1 进入自由曲面造型单元 打开CATIA软件后，在菜单栏中的开始菜单中选择形状模块，并单击FreeStyle单元，如图2.1所示，进入自由曲面造型单元。 图 2.1 自由曲面造型功能总览： 自由曲面造型单元共有八项主要的工具栏，可以在插入和工具菜单中找到，全部的工具栏请参考图2.2。插入工具栏所提供的功能主要用于曲面与曲线的创建和修改，工具菜单中所提供的功能主要为辅助用户的设计工作。
图 2.2 八项主要工具简介如下： . Curve Creation(曲Array线创建):可以 用各种条件创 建并修改曲 线。 . Surface Creation(曲Array面创建):可以 用各种条件创 建并修改曲 面。 . Shape Modification Array (外形修正)： 可以对曲面、 曲线的外形进 行修正。 . 修改操作)：可 以对曲线、曲
面等对象进行 修改。 . Shape Analysis(外 形分析)：可以 对曲面、曲线 进行间隙、曲 率、曲面品质、 距离误差等的 分析。 . Generic Tools(一般工Array具)：可以显示 曲面的几何状 态，改变指南 针方向。 . View Manipulation (自定义观察Array方式)：可以修 改屏幕的显示 比例，使用指 南针来移动视 角，变换前后 视角。 . FreeStyle Dashboard(自Array由造型辅助面 板)：建立与修 改曲面、曲线 时的辅助工 具。 2.2 曲线创建 曲线创建(Curve Creation）工具栏可以用来绘制曲线，提供数种方式，如：空间曲线(3D Curve)、曲面上的曲线(Curve on Surface)、投影曲线(Project Curve）、并可以利用已知曲线绘制新的曲线，如：桥接曲线(FreeStyle Blend
住宅储物空间设计
住宅储物空间设计 在报纸上曾看到这样一篇文章:作者喜迁新居,宴宾送客返家,却走错了家门,一样的住宅楼,一样的崭新,一样淡淡的油漆味,一样的室内装饰,一样的家具摆设,不一样的是家人熟悉的脸容换成了陌生的客套,待内室中走出的女主人疑惑地询问时,作者尴尬地落荒而逃。在作者”何处是我家?”的结语中,我读到了一个设计师的责任。 一、设计观念: 工业经济时代,产品生产的高度机械化、规模化,解决了社会需求量的问题,产品的雷同也就不可避免了。而在跨越世纪的今天,物质生产已相当丰富,产品的同质化程度日趋提高,人们的生活需求已从单纯的物质转向兼顾精神,这一点也可从马斯洛的”需求理论”中得到证实。在住宅室内设计中讲求个性,为居住者创造良好的生活环境,是对每个设计师的基本职业要求。个性化的室内设计,不是选择不同的装饰材料,也不是单纯追求造型的变化,而是针对居住者的人口结构、文化水平、职业特点和经济状况等等背景条件差异性而言的。设计者面对的是不同的委托者,以业主的独特生活习惯和生活内容作为入点来进行设计,才能使业主满意,也不致于出现上述质疑。 “以人为本”的设计理念,成为了一个口号,在各种报章媒体中频频出现,有时也成为一个时髦的标签,贴在了某个设计作品上。对于从事住宅室内设计的设计师来说,第一重要的是真正地从生活需求出发,认认真真地观察生活,感受生活;第二重要的是真诚地与业主沟通,了解其职业特点、生活习惯和生活方式,用心来做设计。我们可以没有理论,但是我们不能没有思考。花大钱追求豪华奢侈生活的业主毕竟数量有限,广大百姓对居住环境的要求只是舒适﹑整洁﹑温情,体现居住者的生活情趣,良好的空间感受﹑完善整齐的居家设施是首要的,对居住者生活习惯﹑生活方式的关切,将其生活内容体现在设计中远胜于那些抽象莫名的理论,更无需用高档的饰材铺贴去误导业主,千万不要让自己仓促的设计造成人们日常生活的麻烦。 二﹑设计起由 认识教授夫妇纯属偶然,他们的睿智和豁达吸引了我,分享他们的快乐与烦恼,所幸我的专业知识似乎能帮上一点忙,便自告奋勇。事情是这样的:原本79改良式的住房,正好在扩建,增建厨房﹑餐厅和小卧室。增加了面积,也增加了对美好生活环境的憧憬,决定借此机会将居室装饰一番。随之而来的烦恼是:多年的生活积累了许多旧物品,因而浓缩着往昔岁月的情感回忆而不忍舍弃,新世纪的丰富物质也随着铺天盖地地广告不断涌进家门,物品零零碎碎﹑各种各样,却是生活中不可缺少的,该怎样来安排呢? 三﹑储物空间设计原则: 为了不被这些愁绪塞满脑袋,首先将生活中所有的用品一一清理,然后分门别类,根据要求设置储藏空间,理顺关系,让新生活付诸实施。 储物空间设计原则就是: 第一、精简物品,家具设置适宜,不让室内空间因家具过多而给人压抑的感觉。 第二、就近原则,尽量将各个功能房间中所需使用的物品储存于相应的房间中,便于日常取用,大体积﹑大重量的物品集中放在储藏室。 第三、储物空间根据物品尺寸合理分割,常用物品放在中﹑低各层,换季或取用频率较低物品设于顶层。 第四、关于人体尺度:在室内设计的各种教科书中,都有人体尺度这一章,在各种规范﹑标准图集上也有平均人体尺度的示意图,而具体进行室内装饰设计时,以主人的尺度为依据进行设计较为合适,虽然在设计制图时带来了一些麻烦,但会为居住者日常生活提供良多便利。 第五、因小外孙的时常来访,须在儿童用品的储存设计中考虑到增进培养孩子的动手能力和
自由曲面照明透镜的应用研究_江程
文章编号:042727104(2010)0120081207 收稿日期:2009205231 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA03A166) 作者简介:江 程(1984— ),男,硕士研究生;刘木清,男,教授,通讯联系人,E 2mail :mqliu @https://www.sodocs.net/doc/0910733483.html,.自由曲面照明透镜的应用研究 江 程,江 磊,陈郁阳,刘木清 (复旦大学电光源研究所,上海200433) 摘 要:根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映射方式和单面自由曲面透镜的初始结构后,由矢量形式的折射定律和光通量守恒定律,建立光源的光线、最终出射光线及入射点的法向矢量的关系方程组,进而得到此方程组的数值解,并通过CAD 软件的逆向工程建模即得到设计的透镜.介绍了此方法的多个实例.由于半导体光源L ED 体积小,可近似看成点光源,非常有利于使用自由曲面法进行二次光学设计. 关键词:照明透镜;自由曲面;点光源;辐射对应;网格对应 中图分类号:TU 113文献标志码:A 传统的灯具设计一般在抛物面、椭球面等二次圆锥曲面上进行反射加透射结构的光学设计,来达到希望的光强分布.然而仅使用上述规则曲面往往并不能一下子达到设计目标,一般要通过试错法,对这样规则曲面的初始面形反射器进行一定的改动与细心的调整,反复优化,这种设计方法的时间周期长,且不一定奏效. 现在介绍一种比较新颖和热门的设计方法———自由曲面法,在知道光源本身的光强分布和目标平面的照度分布情况下,能够一气呵成的设计出所需的反射器或透镜,有利于提高设计灯具的效率.自由曲面非对称、不规则、难以用统一的方程式来描述.在照明光学系统中,它不仅能够自由分配光强,也可以控制光线角度、光程差等物理量.在照明系统中恰当的使用自由曲面能够优化照明系统的结构,减小系统的体积大小,提升照明效果,提高光能利用率,能够丰富照明设计的手段. 针对自由曲面的光学设计目前主要有H.Ries 的Tailoring 法[122],P.Benitez 的SMS (simultaneous multiple surface )法[3],V.Oliker 的变分法[425]以及W.Parkyn 的划分网格法[627]等.上述方法都比较复杂,最终都是把照明问题转换成对二阶非线性Monge 2Ampere 方程组的数值求解.比如就Tailoring 法而言,就有折射率方程、曲率方程、照度方程、积分条件及边界条件等5个矢量方程组,建模的过程采用了微分几何,方程的求解过程对数学要求也很高.而国内针对自由曲面非成像透镜也有单位在研究,各自的侧重点不同.浙江大学针对投影照明的应用而先后研究了反射式、透射式的自由曲面光学设计[829],清华大学则提出了表面非连续的自由曲面透镜的设计有利于控制大角度光线的精确度[10],另外香港理工大学的研究主要是针对道路照明应用的L ED 光源的二次光学设计[11]. 本文根据照明的光学设计的实际应用,依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法,简化了单面自由曲面的照明透镜的设计,具体针对L ED 点光源介绍了几种可行的透镜结构和能量对应关系,并以形成矩形光斑为例,研制出了多种不同形式自由曲面照明透镜.1 设计方法与步骤 1.1 确定单面自由曲面照明透镜的初始结构 目前能同时设计透镜的内外两表面均为自由曲面的只有P.Benitez 的SMS 法,本文要介绍的只是单面自由曲面的透镜,因此就有必须设定透镜某表面采用简单形式的曲面,而对另一表面加以设计.常用的第49卷 第1期2010年2月复旦学报(自然科学版)Journal of Fudan University (Natural Science )Vol.49No.1Feb.2010