附件C：譯文
桁架結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

Jeffrey Smith Jessica Hodgins Irving Oppenheim
卡耐基-梅隆大學(xué) 卡耐基-梅隆大學(xué) 卡耐基-梅隆大學(xué)
Andrew Witkin
皮克斯動(dòng)畫工作室

摘要
作為一類既通用而又復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，我們提出了一種設(shè)計(jì)桁架結(jié)構(gòu)的方法，這種方法采用非線性的優(yōu)化方法。桁架結(jié)構(gòu)普遍存在于現(xiàn)代的工業(yè)化社會(huì)中，它的外形可以是橋，塔、屋頂支座或是建筑的骨架體，正是因?yàn)樗绱藦?fù)雜，所以想要通過(guò)手工來(lái)對(duì)它們進(jìn)行模型化是極其費(fèi)時(shí)和繁瑣的。我們可以把桁架視為由銷連接的剛性的桿件組成的一個(gè)整體，這些桿件可能在我們進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)改變它們?cè)械奈恢?。我們通過(guò)設(shè)計(jì)變量中包含各結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及各桁條的強(qiáng)度，我們就可以同時(shí)對(duì)桁架的幾何特性和大部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在文章中我們列出了我們倡導(dǎo)的優(yōu)化方法的技術(shù)細(xì)節(jié)，還了它的用途進(jìn)行舉例說(shuō)明，同時(shí)也沒(méi)有忽略和其真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析。
CR類別：I.3.5[計(jì)算機(jī)制圖]：計(jì)算機(jī)幾何學(xué)和目標(biāo)建?！趯?shí)體建模；G.1.6[數(shù)值分析]：優(yōu)化——非線性編程；G.1.6[數(shù)值分析]：優(yōu)化——約束優(yōu)化
關(guān)鍵字：基于實(shí)體建模，桁架結(jié)構(gòu)，約束優(yōu)化，非線性優(yōu)化

1 引言
計(jì)算機(jī)制圖領(lǐng)域經(jīng)常遭遇的挑戰(zhàn)是復(fù)雜人造結(jié)構(gòu)現(xiàn)實(shí)模型的創(chuàng)建。對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一般解決方法是用手工建立這些模型，但是這種方法費(fèi)時(shí)，其中參考圖象不是可利用的，可以說(shuō)很難滿足我們的視覺(jué)要求。本文提出基于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域?qū)嵺`的一種快速創(chuàng)建橋以及塔等的虛擬和現(xiàn)實(shí)桁架結(jié)構(gòu)的方法，這種方法只需簡(jiǎn)單的優(yōu)化方法和很少地人力。
“桁架結(jié)構(gòu)”是一類用途廣泛的人造結(jié)構(gòu)，包括橋梁（如圖1），水塔，起重機(jī)，屋頂支座（如圖10），建筑框架（如圖2）以及臨時(shí)建筑框架。桁架的效用及它的獨(dú)特外觀歸因于它簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)：僅承擔(dān)軸向載荷的桿（桁條），通過(guò)焊或絞同心的連接在一起。