船型参数化建模

本文尝试地建立了船型参数化建模方法,即通过特征参数确定纵向特征曲线,应用优化方法生成站线,进而生成船体曲面.某船的改型实例表明了该建模方法的可行性.     

基于能量优化法的船型快速设计

为使船型设计不再局限于母型的束缚,能够根据设计参数快速生成光顺的船体曲面,基于对船体曲线特征的分析,给出了具体的船型设计参数,提出了利用能量优化方法,以船体曲线的曲率平方和最小为优化目标,求解基于NURBS表达的、光顺的船体型线的设计方法。该方法可以在插值点、导矢、曲率、面积及形心等相关约束下调整船体曲线的基本形状特征,保证船体曲面的光顺性,实现船体曲面的NURBS表达。通过对某一条船的设计,证明了该设计方法的可行性和实用性。     

基于FRIENDSHIP的球艏参数化实现方法

在分析球艏形状特征参数、特征曲线和曲面生成的基础上,介绍以Feature、Curve engine和Metasurface为特征机制的球艏参数化方法和实现过程。生成的曲面模型光顺、精度高,可满足工程的需要。     

船体曲线曲面的B样条光顺

根据给定的船体型值点，以三次非均匀B样条为光顺函数，采用整体光顺方法，以应变能最小、曲率变化均匀为准则，以控制点为未知量，建立最优化问题的约束方程并求解，实现船体曲线的光顺。根据曲线的相对曲率线图，将优化后的光顺B样条船体曲线与插值B样条曲线、传统最小二乘法逼近曲线进行了比较。构[循规蹈矩本曲面，以UV方向上的单参数曲线族或站线、水线、纵剖线方向的截面曲线族为研究对象，以曲线族的应变能之和最小为准则，进行光顺处理，最后，以NURBS为统一数学表达式，根据光顺后得到的控制点网络，应用双三次非均匀有理B样条得到光顺的船体曲面。     

基于Grasshopper的参数化球鼻艏生成方法

针对在球鼻艏减阻优化设计循环中手动建模方法无法满足需要的问题,提出了利用软件Grasshopper开发一种新的参数化球鼻艏生成可自动变形的球鼻艏的方法。该方法首先定义了球鼻和主船体之间的过渡区域,通过过渡区域的自由变形,实现了球鼻与主船体的光顺连接。然后实现生成的球鼻艏可以根据输入参数的变化自动修改形状。最后将该方法应用在一艘集装箱船体上。结果表明:该方法可以高效地应用于商业船舶的参数化球鼻艏建模。     

一种新的船体型线自动光顺方法

提出了一种新的在船舶设计阶段光顺船体型线的自动光顺方法.文献中有两类光顺方法:局部光顺法和整体光顺法,文中的光顺方法引入控制点的权值,从而建立了局部光顺法和整体光顺法的统一优化模型.为了提高型线光顺效果,该光顺方法使曲线的应变能和曲率的变化最小,并在优化过程中保证船体型线的几何特征不变.应用该方法光顺典型的船体横剖而曲线,表明可得到满意的光顺效果.     

基于计算机辅助技术的船舶型线设计

船舶型线设计是船舶设计的重要环节,它决定了船舶的外形、性能和航行特性。传统的船舶型线设计存在设计周期长、效率低、精度不高等问题。近年来,随着计算机辅助技术的发展,船舶型线设计逐渐引入了计算机辅助设计（CAD）,利用CAD软件进行船舶型线的参数化设计和三维建模,能够显著提升船舶设计和优化的效率。通过数值模拟和优化算法,设计师可以对船舶的流体力学特性进行分析和优化,以提高船舶的性能和航行特性。本文介绍NURBS曲线拟合的基本原理,并以船舶的阻力特性为设计约束条件,研究计算机辅助的船舶型线设计,具有实际应用价值。     

V型无压载水船舶型线设计变换研究

无压载水船舶作为一种新的船舶设计理念已经在国外展开了相关的研究,而在中国还研究甚少。就V型无压载水方案的型线设计变换进行研究,首次提出基于母型的横剖面面积曲线基本不变的V型无压载水型线设计变换方法。该方法对母型船的型线进行底部V型变换,使设计船舶的底部呈现一定的倾角,同时增大船宽。变换后设计船舶的横剖面面积曲线和母型船保持一致,变换方法简单可靠,在保证设计船舶的船长、设计吃水、排水量等参数基本不变的情况下,较好地解决了设计船舶型线的光顺性问题。     

基于均匀有理B样条的小水线面双体无人艇参数化建模方法

本文针对小水线面双体无人艇总体设计过程中总布置及水动力外形优化设计对潜体和支柱参数化建模的需求,提出一种由型值点与特征多边形顶点同时控制的均匀有理B样条曲线表达方法,并以该方法生成的曲线作为无人艇的潜体和支柱的型线完成无人艇参数化建模,基于CFD的方法对模型开展了阻力特性的数值计算。B样条曲线能够满足模型的光顺性要求;曲线中的型值点能够精确控制模型的局部尺寸,便于总布置设计过程中对局部外形尺寸的调整;特征多边形顶点能够保证潜体和支柱端部曲面的斜率和曲率得到直观的自由调节,并直接影响各部位水动力的分布,便于参数化模型针对水动力性能的优化设计。     

一种螺旋桨参数化建模方法

对螺旋桨进行优化时,需要建立起优化计算的样本空间,即要实现初始桨的参数化建模。本文基于贝塞尔曲线拟合原理编程实现了螺旋桨的参数化建模,对螺旋桨的径向参数分布分别用一条贝塞尔曲线进行拟合,曲线的控制点通过遗传算法寻优求得。文中以4382桨为例,对其进行参数化建模,讨论了三、四、五、六阶贝塞尔曲线的拟合效果,发现三阶贝塞尔曲线拟合光顺性最好、拟合平均误差可以控制在0.3%以内,而且控制点个数较少,最适合拟合螺旋桨径向参数分布。最后通过调整三次贝塞尔曲线控制点的位置调整了原桨叶的几何形状,得到光顺性较好的新桨叶模型,表明该参数化建模方法合理。     

基于设计特征的FRIENDSHIP船型参数化方法及实现

船型设计是船舶总体设计中一项极其复杂且又重要的内容,船舶的结构设计、性能计算、总布置等都要以船型为依据,因此,如何实现船型参数化设计尤为重要。FRIENDSHIP系统为船型设计提供了基于Feature特征和仿真驱动设计的参数化方法和实现机制。在对船型参数化基本理论———特征参数、特征曲线和曲面生成等进行详细阐述的基础上,以某型船艉部裸船体为例,具体阐述了船型参数化的实现流程,以及以Feature、Curveengine和Meta surface为特征机制的船型参数化的具体步骤。以Feature特征为核心的船型参数化方法不仅能为船型曲面的快速建立提供技术支撑,还可以为性能分析和优化提供基础条件。     

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

Hydrodynamic hull form optimization using parametric models

Hydrodynamic optimizations of ship hull forms have been carried out employing parametric curves generated by fairness-optimized B-Spline form parameter curves, labeled as F-Spline. Two functionalities of the parametric geometry models are used in the present study: a constrained transformation function to account for hull form variations and a geometric entity used in full parametric hull form design. The present F-Spline based optimization procedure is applied to two distinct hydrodynamic hull form optimizations: the global shape optimization of an ultra-large container ship and the forebody hull form for the hydrodynamic optimization of an LPG carrier. Improvements of ship performance achieved by the proposed F-Spline procedure are demonstrated through numerical experiments and through correlations with experimental data. The ultra-large containership was built and delivered to the ship owner. The present study validates the effectiveness of the proposed hydrodynamic optimization procedure, ushering in process automation and performance improvement in practical ship design practices.     

特征驱动的T样条船体曲面参数化设计方法研究

为提高船体曲面生成和修改的便捷性、灵活性,提高船型优化设计效率,并且克服NURBS曲面表征船体曲面的一些不足,提出一种基于T样条技术的船体曲面参数化设计方法.将船体曲面特征参数分为全局、船首、船中和船尾4组,依据这些参数建立T样条控制网格,用单一的T样条曲面即可完成船体曲面和局部特征造型,大大减少了控制点数量.通过特征参数直接驱动船体曲面调整,使船型修改变得直观和简便,且更具有针对性.以典型水面舰船船体曲面表征为例,说明所提方法在船体曲面造型及修改方面的能力和优势,该方法可大大提高船型优化设计效率,具有较大的理论意义和实用价值.     

NURBS曲面与隐式曲面求交的计算机实现及应用

阐述了参数曲面与隐式曲面求交的算法原理，给出计算机实现方法及交点可能的分布示意图，将其应用于基于NURBS的船体曲面与任意平面的求交中，并针对船体曲面的特点指出应用过程中应注意的问题。     

基于参数化船型的阻力优化研究

船型几何模型的参数化表达,是船型多学科设计优化的基础。其作用是为各学科分析和优化提供一个统一的几何模型,并根据各学科分析结果自动修改调整船体型线。文中尝试使用Friendship进行船体完全参数化建模,并使用该软件中的feature编程功能编程实现shipflow型值数据的提取;通过改变一系列重要的船型参数实现变换船型几何模型,以获得满足性能需求的船型。最后利用该软件的优化框架,采用切线搜索法 (Tangent Search, TSearch) 完成1300TEU集装箱船的兴波阻力优化,优化球首和前体船体曲面。结果表明,该参数化方法在改进船型水动力性能方面有很好的效果。     

Numerical investigation on the ultimate strength behaviour and assessment of continuous hull plate under combined biaxial cyclic loads and lateral pressure

The ultimate strength of continuous hull plate under combined biaxial cyclic loads and lateral pressure is investigated in the present paper by using nonlinear finite element method. Geometric nonlinearity due to large deflection and material nonlinearity induced by kinematic hardening and isotropic hardening are both accounted for. A parametric study is designed and completed to examine the longitudinal ultimate compressive strength behaviours in the cycles on the basis of a large number of load-shortening curves. Effects of series of parameters especially the plate slenderness ratio, transverse cyclic compression, lateral pressure and cycle number are analyzed with details. It is found that the strength characteristic and collapse mode are highly affected by the coupling influence of the mentioned factors as well material behaviours. A dimensionless unified formulation as a function of the decisive factors is empirically proposed to accurately assess the ultimate strength of continuous hull plate in various cycles.