Isstrålemønstre:En genopdagelse af tidligere design til fremtiden
Kinesisk isstrålegitter, eller "binglie", som det kaldes på kinesisk, er et indviklet mønster, der ligner revnet is og er et almindeligt dekorativt element, der bruges i traditionelle kinesiske vinduesdesign.
Oprindeligt inspireret af fragmenterede mønstre på is eller knitrende glaserede keramiske overflader, repræsenterer designet smeltningen af isen og begyndelsen på et blomstrende forår.
Da Dr. Iasef Md Rian, nu lektor ved Xi'an Jiaotong-Liverpool Universitys Institut for Arkitektur, ankom til Kina for første gang i 2019, blev han øjeblikkeligt betaget af de gitterdesignede vinduer i Suzhous klassiske haver.
"Klassiske haver i Kina forekommer mig som meget forskellige fra de vestlige, som er mere symmetriske og organiserede," siger han. "Kinesiske haver har dog en mere naturlig formation i deres layout og design. Isstrålevinduets design er en af manifestationerne."
Efter at have fokuseret på fraktal geometri i arkitektonisk design i mange år, følte Dr. Rian en trang til at udforske skønheden i mønstrene.
"Mit sind leder altid efter denne form for inspirationskilde, så jeg blev motiveret med det samme til at studere de underliggende geometriske principper for isstrålemønstrene."
Afsløring af den underliggende regel
Dr. Rian finder ud af, at reglen om at skabe isstrålemønstre faktisk er meget enkel.
Han forklarer, "Tag Type 1 som et eksempel; et kvadrat opdeles først i to firkanter, og derefter opdeles hver firkant yderligere i to firkanter. I hvert trin er proportionerne af de underinddelte firkanter forskellige, og sådan er den tilfældige mønster oprettes ved hjælp af en simpel regel.
"Gennem denne konfiguration kunne kinesiske håndværkere have tænkt sig at øge dets fasthed, så det kan fungere som et vindueshegn for at yde beskyttelse. Den tilfældige konfiguration af isstrålegitter giver multi-vinklede forbindelser, som forvandler vinduet til en samling af resulterende kræfter og ensartet spændingsfordeling, hvilket igen opnår en unik grad af stivhed.
"Mikrostrukturen af trabekulært knoglevæv i vores egen krop tjener som et fremragende naturligt eksempel på potentialet ved tilfældige gitter. Den balancerer høj stivhed, som bidrager til styrke, med en overraskende let struktur."
Dr. Rian har for nylig offentliggjort en artikel i Frontiers of Architectural Research der udforsker de geometriske kvaliteter af isstrålemønstre og udvider mulighederne for at integrere tilfældige mønstre i strukturelle designs, især gitterskaldesignet, som ofte bruges i sfæriske kupler og buede strukturer.
"I min forskning udviklede jeg en algoritme til at modellere isstrålemønstrene for gitterskaldesigns og vurderede deres gennemførlighed og effektivitet sammenlignet med konventionelle gitterskaller. Disse gitterskaller, lavet af almindelige gitter, står i kontrast til kontinuerlige skaller.
"Mens almindelige gitterskaller klarer sig godt under ensartede belastninger, tilbyder isstrålegitteret styrke under asymmetriske belastninger. Nogle isstrålemønstre, som følge af optimering, giver overraskende bedre styrke end almindelige gitterskaller under egenvægt. Der er også en yderligere æstetisk fordel når man anvender isstrålemønsteret på et gitterskaldesign.
"Jeg udvider anvendelsen af dette mønster til buede overflader, hvilket hjælper med at frigøre dets potentiale i de geometriske, strukturelle og konstruktionsmæssige aspekter af gitterskaldesign," siger han.
Dr. Rian har også integreret isstrålemønstre og komplekse geometrier i sin undervisning. I 2022 organiserede han en workshop for studerende til at designe isstrålegittertage.
Han forklarer, at det at lære begrebet fraktal geometri virkelig kan skubbe elevernes ideer mod et unikt design.
"Dette er meget anderledes end det, de har lært i gymnasiet. Når de lærer at skabe dette geometrisystem, vil de også lære beregningsmodellering og simuleringer. I sidste ende vil de få omfattende viden om avanceret arkitektonisk og digitalt design." siger han.
Genopdagelse af traditionelle designs
For at udvide forskningen på dette område undersøger Dr. Rian effektiviteten af kompleks geometri i forskellige aspekter som f.eks. materialedesign i mikroskala og strukturelt design.
Han siger:"For eksempel bruger vi i facadedesign normalt konventionel eller parametrisk geometri til at designe regulære former. De tilfældige former designet med kompleks geometri kan dog give et mere naturligt indtryk og dagslysindtrængning."
Han opfordrer designstuderende og -forskere til at lære af fortiden.
"Ethvert traditionelt design har en skjult regel i sig. Vi kan nu bruge digitale teknologier og avancerede værktøjer til at udvide og udvide kendskabet til traditionelt håndværk til moderne design.
"Der er mange inspirationer bag de traditionelle designs, og de principper kan virkelig inspirere os designere til at lave innovative designs til fremtiden," siger han.
Flere oplysninger: Iasef Md Rian, Random fraktal-baseret beregningsdesign af en is-ray (IR) gitterskalstruktur, Frontiers of Architectural Research (2024). DOI:10.1016/j.foar.2023.12.009
Leveret af Xi'an jiaotong-Liverpool University
Varme artikler
-
Arbejder du fire-dages uger til fem dages løn? Forskning viser, at det betaler sigEt fire-dages uges forsøg viste, at hvis arbejdere har mere kontrol over deres job, de føler og præsterer bedre. Kredit:www.shutterstock.com, CC BY-SA Ansatte i en newzealandsk virksomhed bag en i -
T-80 Main Battle TankMange anser T-80 Main Battle Tank (MBT) for ikke at være mere end en variant af T-72. Nogle anser endda T-72 for at være en eksportversion og T-80 for at være den sande T-72 MBT brugt af de sovjetiske -
To uafhængige undersøgelser viser, at forskernes mobilitet resulterer i bedre videnskabKredit:(c) Natur 550, 32–33 (5. oktober 2017) doi:10.1038/550032a (Phys.org)—To teams af forskere, der arbejder uafhængigt, er nået til nogenlunde den samme konklusion:Forskere, der frit kan bev -
Lærende livline for børn i London, der kæmper for at lave onlinetimerDamian Griffiths grundlagde en gruppe for at reparere gamle computere, som derefter doneres til børn, der har brug for dem til at lave online lektioner under lockdown I et samfundscenter i en fort
- Fish Reproductive System
- Brug OS -smartwatches for at få nye Qualcomm -chipforstærkninger
- Afdækning af det dominerende bidrag fra forbindelser med middel flygtighed til biomassebrændende o…
- Billede:Mystisk sydpolformation på Mars
- Det er ikke kun raketvidenskab:Skjult kemi driver månen opsendelser og opretholder liv i rummet
- Udtalelse:Californien kan ikke gå på kompromis med biler