基于CATIA的船体参数化建模和稳性计算

基于CATIA的二次开发,提出一种基于船舶AutoCAD型线图自动生成船舶三维实体模型和计算稳性的方法,该方法可避免大量的人工建模和计算时间。利用VB编程,基于型线图自动提取船体的三维点坐标,实现船舶主船体线框模型、曲面模型和实体模型的快速自动生成,基于实体模型自动获取船体的BOM信息,并进行船舶静水力和大倾角稳性的自动计算。通过实船算例验证,该方法操作简单、计算迅速,计算结果与传统计算方法相比更加精确可靠,具有较高的工程应用价值。     

基于CATIA的船体参数化建模及稳性计算

基于CATIA的二次开发,提出了一种基于船舶AutoCAD型线图自动生成船舶三维实体模型和计算稳性的方法,该方法避免了大量的人工建模和计算时间。利用VB编程,基于型线图自动提取船体的三维点坐标,实现了船舶主船体线框模型、曲面模型和实体模型的快速自动生成,基于实体模型自动获取船体的BOM信息,并进行了船舶静水力和大倾角稳性的自动计算计算。最后,通过一个实船算例验证了该方法操作简单,计算迅速,较之传统计算方法结果更加精确可靠,具有较大的工程应用价值。     

基于CAA的船舶结构自动建模技术研究

为了能够在CATIA软件中快速生成船舶结构模型,从而为船舶虚拟建造仿真提供产品模型,本文对基于CATIA二次开发工具CAA的船舶结构自动建模技术进行了研究。介绍了使用CAA C API进行软件开发的基础,并通过对船体结构特征的分析,详细描述了分段、板架和零件等各级船舶结构的建模流程,开发了船舶结构自动建模程序,最后用实例验证该方法的有效性。     

水体流动时船舶航行横向受力数值模拟研究

针对传统船舶航行横向受力数值模拟存在误差的问题,提出基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟研究。通过设定海水湍流速度的分布,确定港口入口水流速度边界条件。通过划分船体底层表面区域来保证船舶底层表面光滑,确定船体底层表面光滑程度边界条件。结合模拟区域风向和风力边界条件,确定船舶航行横向受力边界条件。通过船舶航行横向受力数值模拟流程设计,实现了基于水体流动的船舶航行横向受力数值模拟。仿真结果证明,相比基于数据分析理论数值模拟方法,该方法船舶航行横向受力的数值模拟误差缩小了16.18 N,为船舶航行横向受力数值模拟提供了有利的科学依据。     

基于数字孪生技术的船体结构设计研究

由于传统舰船设计方法中存在船体结构设计不合理、设计效率低、多任务协调性差、准确性验证不足、辅助决策功能不成熟等一系列问题,研究基于数字孪生技术的船体结构设计方案。根据船体设计物理信息,使用三维建模技术构建船体结构数字孪生体,采用第三代波浪数值模型求解海洋环境矢量场,模拟真实海洋环境,实现船舶虚拟呈现。通过刚体六自由度运动方程建立船体水动力模型,模拟船舶航行状态,根据模拟航行的测试结果不断迭代优化船体结构设计方案,最终实现船体结构设计优化。实验表明,该方法构建的船舶数字孪生体效果非常逼真,航行模拟状态很准确,相对误差很小,完全可以达到船体结构性能测试的要求。     

AR技术下船舶导航系统交互界面设计

为充分利用AR技术优势设计船舶导航系统交互界面,合理展示船舶航行环境以及航行路线,确保船舶航行安全,提出AR技术下船舶导航系统交互界面设计方法。合理设计船舶导航系统交互界面架构,有效采集与预处理船舶航行环境信息,利用AR技术构建船舶航行环境三维虚拟模型,经法线贴图,凸显模型表面的细小轮廓特征后,使用改进插值算法完成模型渲染,增强模型高光效果,提升船舶航行环境以及航行路线可视化效果。实验结果表明,应用该方法能够设计出效果较好的船舶导航系统交互界面,导航效果理想,可确保船舶安全稳定航行。     

基于CATIA V6的船舶结构有限元网格方法

CATIA作为一款通用的工业设计软件,在许多制造行业得到了广泛的应用。随着V6版本较之V5版本进一步的提升了结构模型转换FEM平面单元的能力,CATIA目前已能够实现船体结构模型直接生成有限元网格。通过深入应用CATIA V6,依靠软件强大的三维建模功能,能够极大的减少船体结构划分有限元网格工作的工时。同时利用关联设计复用以往模型,进一步提高FEM模型的生成效率。甚至能够为实现船舶结构设计CAD/CAE一体化的目标提供了具有可行性的研究路径。因而本文通过分析CATIA软件生成有限元网格机制,结合船舶结构有限元分析对生成网格的要求特点,确定了具有实践性的结构建模与网格划分方法。最后通过实践案例予以验证,结合网格质量检查与优劣势分析,基于CATIA平台为船舶结构快速生成有限元网格提供了一种较为高效的方法。     

CATIA二次开发在船舶建模与评估中的应用

为提高CATIA在船舶建模评估应用中的效率与精度,使用VB编程语言对CATIA进行二次开发,建立界面,不仅可方便地输入舵参数,快速创建舵和舵踵曲面,而且可设定吃水高度、海水密度、船壳厚度等,以统计主尺度、船形系数和尺度比等多种船体主要要素并自动导出,大幅提高多方案建模与评估的工作效率。给出程序思想和关键程序代码,对相关软件开发具有参考作用。     

基于物联网的船舶航行安全监控系统

传统船舶航行安全监控系统在复杂海域中,对船舶航行吃水差监控误差较大,对此基于物联网络技术设计船舶航行安全监控系统。以中央处理单元为核心,建立船舶自由度运行测试平台,辨识船体吃水差,基于物联网通信端口,建立物联网络通讯终端,传输船体航行信息,最后利用信号叠加原理应用傅里叶分析算法,消除波浪及船体摇摆对船体吃水差的影响,实现对船体航行吃水差高精度安全监控。实验数据显示,设计的安全监控系统,相比较传统安全监控系统,在海深1 km以内,吃水差监控结果误差减小0.75 m,在海深1 km以上海域,吃水差误差减小0.5 m,可以实现吃水差高精度监控。     

船体结构性缺陷的成因

船体在营运过程中所产生的结构性缺陷是不可避免的,而其中的某些缺陷可能产生危险的后果,使船体可靠性降低、船舶营运性能变坏,甚至导致事故发生,严重威胁自身及他船的航行安全。全面分析了解船体结构性缺陷的成因,采取必要措施及早发现并避免因船体技术状况恶劣而威胁船舶的航行安全,是我们海事监督管理工作的重要内容。     

基于虚拟现实的喷水推进动力装置协同仿真技术研究

针对喷水推进动力装置模拟器中数学模型与虚拟视景的协同仿真问题,首先根据船舶的动力装置建立了Matlab/Simulink仿真模型;以光栅图像法为基础改进地形建模方法,使用Creator分别对虚拟地形及船体进行建模;通过Visual C++平台对系统进行可视化程序设计,实现Vega Prime二次开发,完成了船舶运动虚拟视景仿真;基于C++平台实现Simulink模型的输出参数调用,最终实现船舶航行视景与动力装置仿真模型的协同仿真运行。系统能够直观反映在动力装置参数变化时船舶的运动状态,协同原理及方法对其进一步应用到实际动力装置模拟器中有借鉴意义。     

一种基于CATIA V6软件的船体外板板架三维生成方法

为提升三维环境下船舶外板板架的设计效率和精度,结合实际工程背景,建立一种三维软件中外板结构模型的设计生成方法,运用CATIA二次开发技术,简化重复性的建模工作和操作流程,在得到船体外板结构骨架的同时对骨材间距和外板板格进行自动检查,该方法使得设计者可在三维环境中对外板板架进行快速生成和修改,高效地完成船体外板结构的三维设计。     

三维船体曲面模型建立方法及程序实现

该文对应用实体造型技术建立船体曲面模型的方法进行了研究。在So lidW orks建模环境中使用VB作为二次开发工具,通过应用程序实现了三维NURBS船体曲面模型的建立。并用实例验证了程序的适用性,为进一步建立数字化的船体曲面产品模型奠定了基础。     

基于三维参数的船舶稳性设计与优化研究

据国际统计数据表明,大量船舶事故的主要原因是船舶的失稳,进而导致船舶失控,发生事故。近年来,基于三维参数化软件的船舶优化设计成为了一项热点研究,并取得了相当可观的研究成果。为了提高船舶的稳定性,保障船舶航行的安全可靠,本文建立了船舶的稳性数学模型,进行船舶的稳性计算,并结合三维设计软件平台CATIA对船舶进行参数化建模,最后利用CATIA的二次开发,完成了船舶稳性设计与优化的仿真试验。试验表明,基于三维参数化的船舶稳性设计具有良好的效果,应用潜力巨大。     

小型无人帆船Z形操纵性能预测分析

[目的]无人帆船的操纵性预测对实现智能循迹航行具有关键性的作用。为了研究舵角与船体运动之间的关系,实现对操纵性的准确预测,[方法]采用数值模拟方法,系统研究无人帆船船—舵斜航粘性流场模型及其水动力特性,在对船—舵系统的水动力特性进行仿真前,分别对船体、敞水舵的数值计算结果与理论方法予以初步验证;然后,在此基础上实现无人帆船船—舵斜航粘性流场的数值计算;最后,利用MMG分离建模方法建立帆船的操纵运动模型,采用四阶龙格—库塔方法对微分方程进行求解,通过模拟船舶Z字形航行来分析船舵对船体操纵性的影响。[结果]结果表明,应用CFD方法预报船体操纵性可行。[结论]船体的操纵性能可以适用于规定工况下无人帆船的安全航行。     

考虑航行姿态变化的高速船阻力性能预报

为了精确获取高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响,基于CFD理论,通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,直至船体受力与航行姿态处于动态平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。数值计算结果可以为船舶设计工作者辅助船体型线设计提供参考,具有重要的工程应用价值。     

复杂动态环境下船舶操纵系统避障自适应控制方法

为使船舶方向舵角与航向角之间物理夹角与航迹转向角数值变化趋势保持一致,实现船舶精准避障,提出复杂动态环境下的船舶操纵系统避障自适应控制方法。根据船舶避障过程,规划待通过的船体安全行进路线,完成复杂动态环境下的船舶操纵系统避障轨迹建模。建立船舶操纵运动方程式,根据运动坐标值的自适应转换原理,实现对船舶避障轨迹的精准控制。实验结果表明,自适应避障方法可将方向舵角和航向角的夹角与航迹转向角间的最大差值控制在10°以内,符合准确避障的船舶航行需求。     

虚拟现实技术的船舶三维建模设计研究

为解决由船体结构数据测量误差引起的建模周期长、船舶模型存在完整性低的问题,提出基于虚拟现实技术的船舶三维建模设计方法。在虚拟现实概述研究的基础上,提取关键的船舶型值参量,根据船体外在结构的型线光顺性,生成连接型肋骨型线,再按照船舶舱室划分需求,建立完整的模型结构,完成基于虚拟现实技术的船舶三维建模设计方法研究。实例分析结果表明,与CATIA方法相比,虚拟现实技术设计方法所需的建模周期时间相对更短,针对甲板、船底板、龙骨三类测试结构所生成的船舶建模数据也更接近实际数值结果,能够较好解决船舶设计过程中存在的各项建造稳性问题。     

总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计算船体结构总纵弯矩,以此为基础分别从船体梁结构挠度极限承载力和船体剖面平衡角度,计算结构极限承载力,并在有限元环境下展开多角度分析。结果表明,该方法可有效构建船体结构有限元模型,并有效分析船体结构不同总纵弯矩情况下,船体结构挠度极限承载力和中截面结构极限承载力分布情况,应用效果较为显著。     

考虑航行姿态变化的的高速船阻力性能预报

为了精确获得高速船的航行阻力,计及航行姿态变化对其阻力的影响。基于CFD理论,本文通过耦合求解计及黏性的RANS和船体运动方程的方式实时预报船体受力,船体根据受力进行姿态调整,最终达到平衡,以此预报船舶在高速运动稳定后的航行姿态及阻力。并将一系列的数值计算结果与试验数据对比分析,数值计算结果和实验数据吻合良好。船舶设计工作者可以参考数值计算结果辅助船体型线设计,其具有重要的工程应用价值。