各種棱柱體簡單型單元體實作與觀察
在本章節中實際操作了上章節所述的簡單型張拉整體單元，包括三棱柱體、四棱柱體、
五棱柱體、六棱柱體、七棱柱體、八棱柱體，不具伸縮的壓杆結構使用竹棒截短削邊，
壓杆與繩索接合處使用 電子端做為接點，伸縮繩索使用 的透明彈性線。
所有的實體模型必須考慮的人為操作誤差有， 竹筷削邊後加上電子端的長度誤差範圍
， 透明彈性線固定在電子端接頭後，因為兩端拉力不同造成彈性線受力不同，
以致穩定狀態的長度不一，誤差範圍 電子端頭與電子端頭接合處方向不一、
重疊部分也不同，對於單位長度有累加誤差的可能。如圖所示
圖表 18 實作之張拉系統中的桅杆結構
圖表 19 實作模型之桅杆尺寸與桅杆尺寸誤差值示意圖
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圖表 20 以三面體張拉整體結構示意其應力情形
圖表 21 實作模型之桅杆結構與繩索結構接合方式
簡單型張拉整體單元
張拉整體結構可從正棱柱體發展到無限複雜的不規則體，只要符合張拉結構的定義皆在 此範圍內，但本文將發展成有規則性的矩陣排列牆體，不規則形體較難有可連續的平面 或可連續相接的統一拉伸繩索部位 ，因此本小節針對三棱柱體、四棱柱體、
五棱柱體、六棱柱體、七棱柱體、八棱柱體實做模型，觀察並選擇其一進行接續發展的 單元體。
21 實驗與觀察結論並決定其後發展原型單體
圖表 22 實作模型三、四、五、六、七、八稜柱體，其各單元的可動度、可動範圍示意圖
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檢視是否可做為發展的依據單元體，其中要考慮的因素包括，
相接後的各單元保持其原本的構造，不影響原本的應力關係、扭轉角度。
相接的位置是 還是頂點，相接頂點數多寡，太少相接的頂點數是否相牽制太 小，矩陣排列後扭轉變化不順暢；太多相接的頂點數是否相牽致太大，造成扭轉困難。
單元體的任一結構是否侵入另一單元體，有侵入 重合 部分的相接關係互相牽制也 較大，矩陣排列後結構穩固，不容易有穩定的形變。
下圖比較表即依據以下 點，討論最有利矩陣發展的結構：
重合 數量 相接點數量
是否有侵入另一單元構造 是否保持原有的應力關係 上層是否有相接處 下層是否有相接處
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圖表 24 單元體與單元體相接方式的十種關係
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圖表 25 單元體與單元體相接方式的十種關係
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圖表 26 單元體與單元體相接方式的十種關係之圖表討論
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在這個運算器連結系統設定了三個變因(Number Slider)，第一個是 cables 趨向穩定狀態 的長度(rest length)，第二個是 struts 所受的地心引力數值(UnaryForce)，第三個是 cables 的剛強度(stiffness)。
圖表 28 kangazoo 中固定 UnaryForce 以及 Stiffness，rest length 的變化圖
上圖所示為固定 所受的地心引力數值 以及 的剛強度 ，
其設定的數值，地心引力 為 ， 的剛強度 為 ，
趨向穩定狀態的長度或者初始長度 從 到 的漸變變化，
29 當數值為 時呈現最穩定狀態。
圖表 29 kangazoo 中固定 rest length 以及 stiffness，UnrayForce 的變化圖
上圖所示為固定 趨向穩定狀態的長度 ，以及固定 的剛強度
。設定數值為 ，剛強度 為 ，地心引力數值範圍從 到 的的漸變變化，其結果顯示最趨近穩定型態的數值，大約落在 附近，離 數值越遠會有更加不穩定的狀態，設定值範圍在 到 時，重力太大，桅杆結構完 全橫倒，難有變動的可能。重力數值在 到 範圍時，幾乎處於無重力狀態，桅 杆與繩索都不在地平面上。
圖表 30 kangazoo 中固定 rest length 以及 UrayForce，stiffness 的變化圖
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31 四捨五入取小數點以下第二位 四捨五入取小數點以下第二位
實際操作上取相接位置時，無法精確的標示出位置，加上人工接合時力道不均，可能有 單邊拉扯略大，因此在這裡必須要考慮人為誤差的產生。組構方式為單層沒有垂直方向 的疊加，不可慮應力的情況應該是如右側視圖，平坦的單層結構，但實際操作後發現，
每個張拉結構單元的穩定狀態通常都趨向於集中的形態，所以水平矩陣連接後有稍微彎 曲的情形。如覆蓋在大球體表面的圓球體弧度。
因為單體的三面皆有相接點，矩陣排列後構造穩固，需要作用很大的力來彎曲，可型變 的範圍有限，作用力一消失結構體立即回復原型，無法在型變時有較穩定的狀態。
圖表 31 三稜柱體最佳的相接方式
型態一實體模型：
圖表 32 型態一實體模型
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圖表 33 型態一，以最佳相接方式擴展後的上視圖、立面圖、透視圖
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型態二
為了使此連接方式更能隨意彎曲、扭轉，改良三面各有兩接點的矩陣，從垂直向做疊加 下圖所示 ，除了左右兩邊的單體以外，其他內層的單體在兩面各有兩個接點，接點的 位置隨著往上疊加的層數跟著改變接點的位置，不過短邊與長邊的關係依然保持
四捨五入取小數點以下第二位
在這種垂直向矩陣發展的接法，如同上一小節所述，依然存在人為誤差的可能，實際操 作取相接位置時，無法精確的標示出位置，加上人工接合時力道不均，可能有單邊拉扯 略大的情況，因此在這裡必須要考慮人為誤差的產生。垂直發展的矩陣相較於水平單層 的矩陣較能自由活動，相牽制較小。
圖表 34 型態二實作模型
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圖表 35 型態二，擴展後的上視圖、立面圖、透視圖
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圖表 38 型態三模型實做過程(二)
以圖表 態繼續操作，將其他未連接的垂直邊相接，其自體支撐力變大，由於型態三 單塔型結構內單元相接後，整體不在同一個垂直面上，一左一右相序由底層向上交錯，
重力往外偏，結構也不能夠站立。
圖表 39 型態三模型實做過程(三)
以圖表 塔型態作 矩陣張拉整體結構，由於型態三單塔結構沒有同在一平面上的 垂直邊，連續相接四個塔狀結構後，在沒有外力介入的情況下，亦有明顯一彎曲的趨勢，
其彎曲趨勢呈現旋轉變態，連接越多個塔狀結構旋轉越明顯。
圖表 40 型態三模型實做過程(四)
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圖表 試當外力介入時，型態三型變範圍、運動向度如何。隨著旋轉的方向給予外力，
單元間、單塔間相互牽制力小，型變範圍大 圖表 圖 ，圖表 圖為加上另一方向的 力並且使旋轉角度到最大的變態情形。
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圖表 41 型態三矩陣排列後的上視圖、前視圖、透視圖
幾何正棱柱型的張拉結構，上層與下層應旋轉 度，以正三棱柱型為單元做上圖所示 的六邊棱柱型變，預期以半數的桅杆數達到同樣的結果，減少單元間相互牽制，可使型 變容許度較大，但實際操作模型，發現旋轉角度不到 度，無法有一統一可連接的面，
上層與下層的連續是曲面而非平面，若以上圖的相接法，各單元無法保持原本的應力關
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係，各單元會有些微形變導致整體有明顯的曲度，但是型變容許度相較於型態一二確實 增加許多，接下來的實驗希望保持其變型容許度，增加旋轉角度使其有一可相接的平 面。
型態四
圖表 42 型態三轉變到型態四的過程示意圖
增加扭轉角度有兩個方向，第一是增加桅杆旋轉的角度，第二是增加繩索的旋轉的角度。
如圖第二步驟，將繩索上層與下層相鄰 邊的頂點相接，實驗結果顯示，繩索結構對於 整體旋轉角度沒有明顯的影響，正六邊形旋轉角度幾乎一樣，但有增加支撐力的作用，
如圖第三步驟，將桅杆上層與下層鏡射對稱頂點相接，實驗結果顯示，上層與下層正六 邊形趨近重合，沒有得到預期旋轉 度後重合的結果，卻產生六邊平行的面，可以做 為模組化後的相接面。
40 此三種變型態可以歸納出三種結果：
正多棱柱形張拉整體結構中，真正改變結構型變的部分為桅杆 部分。
正多棱柱形張拉整體結構中，繩索 部分對於整體形變或旋轉的影響非常有限，
但有增加支撐力，強化結構穩定的作用。
正 邊棱柱張拉整體變形結構中，最大旋轉角度發生在，上層與下層相鄰 邊 時。
型態四模型實作過程：
圖表 43 型態四模型實做過程(一)
以圖表 最後型態作模型實做，如上圖 ，每層三個桅杆與相鄰層三桅杆都會形構出 上層六頂點與下層六頂點，只連接其中三個相對頂點，其餘三個對應垂直邊不連接，結 果顯示結構可支撐自體重量，上圖中間顯示其柔軟度佳，彎曲程度近似於型態三。
圖表 44 型態四模型實做過程(二)
圖 以圖 型態繼續製作，連接其餘尚未連接的三對應頂點，結果顯示整體結構更加 穩固，柔軟度、可塑度相較於圖 較低，無法隨垂直牆角有較大的曲度。
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圖表 45 型態四模型實做過程(三)
圖 所呈現的是以圖 的單塔結構做 矩陣張拉整體結構。
圖表 46 型態四模型實做過程(四)
圖 44 引入人為外力產生不同程度曲度的狀態。型態四的初始狀態為規則的平坦面，
可以依外力的方向、施力的大小做不同的型變，而且其型變不會超出模型承受範圍。
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圖表 47 型態四矩陣排列後的上視圖、前視圖、透視圖
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