复杂船体曲面的T样条表征应用研究

NURBS曲面在表征带球鼻艏、折角线船体三维曲面时必须分片处理,增加了曲面造型复杂度,影响船体曲面建模效率。为解决这一问题,采用T样条曲面表征复杂特征船体曲面,从3种典型特征船体曲面表达入手,探索T样条在复杂特征船体曲面造型中的应用。研究表明,与NURBS曲面表征相比,T样条曲面能够采用单个曲面、更少的控制点表征复杂的船体局部特征,非常适合用于船舶设计中的船体曲面造型,是船舶领域前景广阔的CAD新技术。     

一种新的曲面修改方法在船型优化中的应用

为实现基于CFD的船体型线自动优化,船体型线的参数化建模及修改起着至关重要的作用。论文提出了一种新的组合函数修改船体曲面的方法,该方法充分利用了融合函数及全局变换函数两类船体曲面修改方法的优点,实现了船体曲面的大范围变形,并保证了船体曲面的光顺性。将该方法与CFD技术及优化算法成功结合,直接应用于1300TEU集装箱船的型线优化设计,最终获得给定约束条件下的优化型线。结果表明,论文所提出的组合函数修改船体曲面的方法是可行的,具有一定的工程应用价值。     

基于插补原理的船体复杂曲面加热线布置方法

船体曲面成形技术是船舶加工过程中重要的环节。如何更好更快实现船体复杂曲面加工,一致以来备受国内外学者的关注。本文借鉴插补原理,对传统船体复杂曲面加热线布置进行了优化设计,得到了圆弧形板、s形板、帆形板和马鞍板的加热线。采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,分析四种加热线下钢板变形情况,并通过实验检验了插补形式下的船体曲面成形效果。结果表明：(1)插补算法得到的船体曲面加热线路程比传统加热线路程节约75%以上。(2)对有限元计算位移进行曲面拟合,得到的预测模型与实际船体曲面基本一致。(3)实验了四种曲面加热线,并将有限元预测位移与实验进行对比,二者误差在6%以内,有限元计算与实验结果基本吻合。该方法降低加工时间,提高加工效率。     

HCS系统的船体曲面组合结构理论

船体曲面组合结构理论是HCS型线光顺处理的理论依据，而边界分析和边界处理是船体曲面线合结构理论的精髓，本较系统地介绍了HCS系统对船体曲面的分类，并介绍了HCS系统型线光顺的边界分析和对复杂船型的处理。     

基于NURBS和小波变换的船体曲面结构优化设计

船体曲面结构优化设计是船舶设计中的重要环节,可以提高船舶的动力学性能和效率。本文提出一种基于非均匀有理B样条（NURBS）和小波变换的船体曲面结构优化设计方法,使用NURBS曲线和曲面建模方法对船体进行建模,基于NURBS曲线和曲面的灵活性和小波变换分解算法,结合Open GL软件对船体曲线和曲面的形状进行寻优设计。结果表明,基于NURBS和小波变换的船体曲线、曲面优化设计的效率高、精度高。     

基于CFD的散货船船体型线自动优化

针对船体型线自动优化的问题,在基于仿真的设计(SBD)思想下,提出了基于计算流体动力学(CFD)的船型自动优化方法。该方法主要由船体曲面自动变形模块、水动力计算模块及优化模块组成。其中船体曲面自动变形模块主要由径向基插值技术实现,水动力计算模块则集成CFD-SHIPFLOW软件实现,优化模块则采用PSO算法实现。现以隐形球鼻艏散货船的兴波阻力最小为优化目标,利用本团队开发的船型优化平台实现了其船艏型线的自动优化。优化结果表明:对于隐形球鼻艏散货船,在满足工程约束的条件下,基于CFD的船体曲面自动优化方法可以获得阻力降低的新船型。     

船体外形的CATIA建模方法

通过编写CATIA宏命令,调用船体外形型值表,并用其生成曲面及其曲面修饰功能,得到光顺的船体外表面形状以及经过优化的船体型线图,同时验证了利用CATIA软件进行船体外形建模的可行性.     

基于RBF的船体曲面变形方法及在船体型线优化中的应用

介绍了径向基函数插值（RBF）的基本原理及其在船体曲面变形中的应用。将基于径向基函数插值的船体曲面修改方法与CFD软件及优化算法结合,成功开发了船体型线优化平台。运用该平台对美国海军水面舰艇DTMB5415进行了艏部型线的优化设计,获得了给定约束条件下阻力性能最优的船体外形。结果表明,基于径向基函数插值的船体曲面变形方法是有效可行的,建立的船型优化平台具有一定的工程应用价值。     

GAUSS曲率数值计算及其在船体外板展开中的应用

本文对按照离散型值描述的船体外形,提出了一种Gauss曲率的数值算法,以判别船体曲面的可展性,以解决外板的分段展开问题。 Gauss曲率的数值计算是:把船体曲面按照水线和分段线划分成若干小块曲面,判别每一个小块曲面的可展性可推广到较大曲面的可展性。在小块曲面内,首先计算某一定点处的各个方向上的法曲率,然后求出该点的Gauss曲率数值,并由这一数值大小来判定小块曲面可展的几何特性。 本方法避免了复杂的曲面方程,只采用一些简单的表达式计算,对船舶设计和建造收到了一定的效益。     

基于AutoLISP语言的船体型线自动识别方法

主要介绍自由识别和指定位置识别2种自动识别船体型线的方法。运用AutoLISP语言直接读取绘制二维型线时所有控制节点的二维坐标,获取二维型线上指定位置插值点的二维坐标,并利用型线与指定位置在船体上的实际位置的关系将这些节点坐标转化为三维型值。通过算例验证采用该方法求取船体型线三维型值的高效性和准确性,以及导入Solidworks软件进行三维建模生成船体曲面的可行性,为船舶设计由二维向三维转化提供参考。     

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。     

TRIBON系统Lines和Surface模块在船体型线光顺中的应用

本文主要介绍利用TRIBON系统的Lines和Surface模块进行船体型线光顺以及生成船体曲面的流程,并对具体操作方法和注意事项进行了探讨。     

基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法

水火弯板是船体双曲度外板的主要成形方法,它可以作为外板展开的逆过程来考虑.通过计算外板展开所产生的变形量来确定水火弯板的加工工艺参数.本文提出了一种基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法.该方法运用等距曲面的性质分析曲面钢板展开的角变形量计算,通过伪直母线的区域划分算法给出了线变形量的计算.通过实板展开算例表明,该方法是一种同时考虑角变形量和线变形量的准确计算船体曲面钢板展开的有效方法.     

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。     

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。     

轻量化NURBS船体曲面自行设计垂向参数化方法

[目的]当前常规的船体曲面设计局限于现有母型船设计空间,并且不能以足够少的参数驱动生成设计船型。为了解决上述问题,[方法]将吃水函数与NURBS方法相结合,提出船舶自行设计垂向参数化方法。以船体水线为基本设计单元,以平底线、设计水线、首尾轮廓线、平边线及最大横剖线为特征约束,以特征参数对应的吃水函数值为设计目标,建立水线逼近模型。可应用进化算法对该逼近模型进行求解,最后通过蒙皮法生成船体曲面。[结果]相关特征线的设计实例表明了该方法的实用性和先进性。[结论]应用该方法可以通过尽可能少的数据量完成船体曲面设计,且更适用于新船型的自行设计。     

三维曲面船体外板数学展开方法研究

为了实现船体外板展开的自动化以及对展开精度的控制,在手工撑线法展开船体外板的理论基础上,提出一种三维船体曲面外板展开的新方法——小曲面三角形法。介绍三角形法展开船体外板的机理,理论分析三角形法展开船体外板的可靠性与精度,利用TRIBON软件产生的外板数据,对其进行三角形法展开,将得到的结果与TRIBON生成的船体外板展开图进行对比,验证三角形法的可靠性与精度。     

船体曲面组合理论和型线精光顺

型线光顺是船舶设计和建造的第一步，本文介绍新的船体曲合理论，通过对不同船体曲面的分离组合，根据曲率均匀变化的原则，结合有关软件，对船体关键点进行控制，简化和减少有关重复劳动，由此快速达到型线三维精光顺的目标。     

轻量化NURBS船体曲面自行设计垂向参数化方法北大核心CSCD

[目的]当前常规的船体曲面设计局限于现有母型船设计空间,并且不能以足够少的参数驱动生成设计船型。为了解决上述问题,[方法]将吃水函数与NURBS方法相结合,提出船舶自行设计垂向参数化方法。以船体水线为基本设计单元,以平底线、设计水线、首尾轮廓线、平边线及最大横剖线为特征约束,以特征参数对应的吃水函数值为设计目标,建立水线逼近模型。可应用进化算法对该逼近模型进行求解,最后通过蒙皮法生成船体曲面。[结果]相关特征线的设计实例表明了该方法的实用性和先进性。[结论]应用该方法可以通过尽可能少的数据量完成船体曲面设计,且更适用于新船型的自行设计。     

120m新型远洋渔船燃油舱保护设计

《远洋渔船2015》中指出,将合计燃油舱容积为600 m3及以上的所有远洋渔船的燃油舱保护规则纳入新造渔船的考核指标。本文针对某新型120 m远洋拖网渔船,依据燃油舱保护要求,兼顾渔船方型系数小、渔船空间有限等特殊性质,采用确定式隔离法,对新型远洋渔船的燃油舱进行设计;借助HD-SHM2005型线光顺软件将该船舷侧内壳设计成曲面,并在此曲面上进行后续曲面板材和曲面型材的建模、曲面零件的展开和加工数据的生成,既优化了船体空间又提高了生产设计效率。