Abstract The current study uses knowledge from digital architecture, computer science, engineering informatics, and structural engineering to formulate an algorithmic framework for integrated Computer-Aided Design (CAD) and Computer-Aided Engineering (CAE) of Integrally-Attached Timber Plate (IATP) structures. The algorithm is designed to take the CAD 3D geometry of an IATP structure as input and automates the construction and analysis of the corresponding CAE model using a macroscopic element, which is an alternative to continuum Finite Element (FE) models. Each component of the macro model is assigned a unique tag that is linked to the relevant geometric and structural parameters. The CAE model integrity is maintained through the use of the common data model (CDM) concept and object-oriented programming. The relevant algorithms are implemented in Rhinoceros 3D using RhinoCommon, a .NET software development kit. Once the CAE macro model is generated, it is introduced to the OpenSees computational platform for structural analysis. The algorithmic framework is demonstrated using two case structures: a prefabricated timber beam with standard geometry and a free-form timber plate arch. The results are verified with measurements from physical experiments and FE models, where the time needed to convert thousands of CAD assemblies to the corresponding CAE models for response simulation is considerably reduced.

中文翻译：

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一种自动化数字制造木板结构设计的框架

摘要 本研究利用来自数字建筑、计算机科学、工程信息学和结构工程的知识，为集成连接木板 (IATP) 的集成计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助工程 (CAE) 制定算法框架。结构。该算法旨在将 IATP 结构的 CAD 3D 几何图形作为输入，并使用宏观元素自动构建和分析相应的 CAE 模型，这是连续有限元 (FE) 模型的替代方案。宏模型的每个组件都分配有一个唯一的标签，该标签链接到相关的几何和结构参数。CAE 模型完整性是通过使用通用数据模型 (CDM) 概念和面向对象编程来维护的。相关算法是使用 RhinoCommon（一种 .NET 软件开发工具包）在 Rhinoceros 3D 中实现的。生成 CAE 宏模型后，将其引入 OpenSees 计算平台进行结构分析。算法框架使用两个案例结构进行演示：具有标准几何形状的预制木梁和自由形式的木板拱。结果通过物理实验和有限元模型的测量得到验证，其中将数千个 CAD 组件转换为相应的 CAE 模型以进行响应模拟所需的时间大大减少。算法框架使用两个案例结构进行演示：具有标准几何形状的预制木梁和自由形式的木板拱。结果通过物理实验和有限元模型的测量得到验证，其中将数千个 CAD 组件转换为相应的 CAE 模型以进行响应模拟所需的时间大大减少。算法框架使用两个案例结构进行演示：具有标准几何形状的预制木梁和自由形式的木板拱。结果通过物理实验和有限元模型的测量得到验证，其中将数千个 CAD 组件转换为相应的 CAE 模型以进行响应模拟所需的时间大大减少。