四分叉铸钢节点
首先将四分叉铸钢节点主管和分管设置为保留几何体，在各管间设置障碍几何体，得到衍生式设计的
准备模型，如图 11 所示。其次，在节点衍生式设计的准备模型上布置荷载和施加约束，根据四分叉铸钢
节点所受最不利工况荷载和边界条件，将主管底面设置为约束面，约束视为固定约束；在四根分管顶面布
置最不利荷载。然后，选择制造方法，为得到更具创新性的四分叉铸钢节点构型，设置 3D 打印为制造方
法，并选择生成研究的材料（铸钢），材料特性如表 1 所示。最后，设定生成目标，以化刚度作为四
分叉铸钢节点的设计目标。检查输入参数无误后，衍生算法便根据设计条件在云端进行自动探索和迭代计
算。
第十九届空间结构学术会议论文特邀报告 2023杭州
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图 11 四分叉铸钢节点的衍生式设计模型准备图：(a)模型实体; (b)几何特征.
根据设计条件衍生程序自动生成了多个四分叉铸钢节点构型如图 12 所示。衍生节点形态新颖多样，
例如衍生节点模型 1 的主分管间衍生出了树状形的连接结构，使得整个节点构型更加自然轻巧；衍生节点
模型 22 的衍生部位内部中空，主管和分管之间仅依靠一层薄壁连接，显著减轻了节点重量。而且衍生节
点模型整体均衡对称，主管与衍生部位过渡光滑，具有较好的美感和视觉效果。综合来看，生成的四分叉
铸钢节点模型在实际工程中较罕见，仅依靠设计师的经验范畴难以构思出此类节点构型。因此，利用衍生
式设计方法可以实现四分叉铸钢节点构型的自动生成设计，在满足约束条件下智能生成多个创新性强的节
点形态，可为铸钢节点选型提供一定的参考。
四分叉铸钢节点
