圆率序列单根型值光顺及修改方法

船体型线的单根光顺问题,在船体数学放样中是一个比较关键的问题。国内外使用的单根光顺方法甚多。几年来,我厂和山东大学组成的船体数学放样小组,分析了国内外常用的单根光顺方法的优点和不足之处,提出了“圆率序列”光顺的思想。我们根据近年来船体数学放样的实践,采用圆率序列光顺方法,得出了型值点坏点的修改方法,编制了单根型值点光顺程序,在三向光顺中使用。在我厂近十艘船的生产使用中,收到了良好效果。     

甲板的数学模型

甲板线型放样工艺在《船体放样工艺》、《船体建造工艺》、《小型船舶设计与制造》等书中都有较详细的介绍。其共同点都是先光顺甲板边线,后光顺甲板中心线。由于其方法与甲板曲面形成的固有规律不一致,所以在实际放样时存在着许多问题。例如,甲板中心线在艏艉常出现下垂现象;甲板边线光顺后,甲板中心线不光顺,而又回头修改甲板边线,要如此反复多次。     

船舶数学放样(续二)

第三章三向光顺§1 三向光顺的基本任务手工实尺放样,首先是根据设计型值,在放样间地板上,以1:1的比例,对纵剖面、水线面、横剖面的线型进行三向光顺;然后画出三向光顺后的横剖面肋骨线型图;最后进行外板展开、结构放样等工作。这种放样,工作量很大,而且周期长,还要耗费大量木材。数学放样则是根据原设计型值,对横剖面、水线面、纵剖面上的各族型线,利用电子计算机进行光顺计算,使每根型线在三个面上的“投影”相吻合,或使其误差缩小到一定的允许范围。总的来说,三向光顺的基本任务是,计算三向光顺的站线型值,计算横剖面肋骨线型值,建立肋     

船体线型自动光顺机

对目前船体线型光顺三种主要方法进行了比较。从船体线型光顺现状和用户的要求统一起来考虑，提出光顺软件可以在无人频繁干预的情况下全程运行完成光顺，以避免线型光顺软件目前所呈现的无序操作和结果的多变性。在对样条曲线和光顺手段进行线性化处理后，运用确定型有穷自动机（DFA）和图灵机（TM）的数学模型描述方式提出自动光顺机的设想和实现方法－－一个面向放样工操作的船体线型自动光顺软件。     

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.     

三次样条曲线的选点修改法

本文根据样条曲线的力学性质,提出新的光顺准则和选点修改的方法,并推导出修改量和修改方向均较为合理的综合计算公式。通过实船计算表明,本方法能较准确地依次找到引起样条曲线不光顺的最坏的型值点,并逐一进行有效的修改,最后达到曲线上各节点的外力符号分片同号,力的大小过渡均匀,即基本达到所谓精光顺的要求。由于选点准确,同时又是局部修改,所以在对船体进行三向光顺计算时收敛也较快。本计算方法的应用条件是:需要修顺的曲线必须能用点点通过的三次样条曲线进行拟合,然后才能进行选点修顺。     

船体数学放样的数值松弛法

这里提出的方法出发于这样一个事实,即船体设计人员提供的型值表在小比例尺的图纸上是足够光顺的,在实尺放样时应充分利用这个良好的基础。以往的各种数学放样都是设法先按型值表把船型用数学解析式表达出来,然后加以修正。其实最简单的办法是对型值表直接进行数值松弛,也就是规定一个曲面光顺的数学标准,按照这个标准逐点松弛以修正各点的型值。在手工放样中,工人师傅非常有效地用这种方法光顺一根曲线,现在是通过数学方法在空间光顺一个曲面。理论和实践都证明松弛过程收敛得很快,程序和计算工作都十分简单,甚至可以用手算进行,整个计算也可以在内存为4096的小型电子计算机上进行。通过一条小船和一条万吨级大船的放样实践,证明这个方法的实际效果还是令人满意的。     

关于曲线光顺性的讨论

从数学放样和光顺自动化的角度出发,分析了一个经典的光顺定义的优缺点,并在此基础上得到了改进的定义,同时应用改进的定义导出了船舶线型自动光顺时应遵循的光顺准则。     

型线光顺与设计阶段的关系

在应用电子计算机进行型线光顺的情况下,在设计阶段重新划分以后,将型线光顺提前在初步设计阶段进行,可以加快船舶设计和施工的进度,以及提高设计质量和施工的经济效益。以往,设计单位所提供的船体型值数据(包括肋骨线型图)需要在工厂生产时进行实尺放样,重新修正。这在过去是无可非议的。     

船体线型光顺发展方向的探讨

在造船工艺发展史上，船体线型光顺最早是在地板上用手工放样，现代大都是用计算机模拟手工放样的计算船体线型，用计算机计算线型光顺究竟起源于什么时候，由谁提出已无法考证。粗略地算起来应是在六十年代兴起，当时是作为方法研究，七十年代形成算法并开始付诸实船，八十年代集成系统显示图形和具有了可操作性。九十年代出现了三维立体图形和在统一平台上实现图形数据之间的交互，并且和设计系统、建造系统都连通了接口。     

船体型线三向光顺方法及程序设计

针对于船体型线光顺时,三视图修改繁琐且难以保证数据统一的问题,采用以非均匀有理B-样条(NURBS)表达船体型线的方法,特别是NURBS的拼接算法。通过ObjectARX在AutoCAD平台上实现船体型线三向光顺的程序设计,提出一种可以同时控制曲线型值点、一阶导数和二阶导数值的型线整体光顺方法。     

船舶数学放样

船舶数学放样这项新工艺新技术,对于实现造船生产自动化,多快好省地建造船舶具有重要的意义。自1967年起,全国许多船厂、院校、研究所陆续开展了对船舶数学放样的研究,已经取得了不少成绩。我们根据自己的研究实践,并汲取兄弟研究组的经验,以及引用了部分可供借鉴的国外资料,编写了这篇文章,供奋战在造船工业战线上的有关人员参考。本文着重叙述了单根曲线光顺、三向光顺及外板展开的基本原理和方法。错误之处,请同志们批评指正。     

船体曲面参数化设计新方法

论文提出一种基于光顺性微分方程的船体曲面变换方法。该方法可针对船体曲面变换的不同设计任务,构造同时满足光顺性微分方程和具体设计约束条件的船型变换函数,并通过该变换函数,实现对以NURBS表达的船体曲面的变换,论文证明,应用该变换方法,能够保证在船体曲面变换过程中不改变船体曲面的C2连续性。作为应用实例,文中给出了船体曲面局部修改、曲面整体变换和船型UV度变换的变换函数方程,并以一条油船为例,分别给出了三个变换方程的具体应用,从而证明了该方法的工程实用性。     

船体型线设计中实现型值点交互修改的研究

本文介绍了在船体型线交互设计中的一种简便、动态的修改方法,即所谓的“橡皮筋”技术。应用该方法修改过程中,只需用鼠标直接施动型值点,曲线随即拟合出来,同时启动系统的曲线光顺性判别功能,使得系统的动态修改变得非常直观和方便。     

HD—SHM2000船体线型系统的应用

随着CAD／CAM技术的发展,用计算机进行船舶型线光顺,即数学放样（以下简称数放）,已成为船厂的主要放样手段。近年来,计算机放样技术的发展日新月异,国内外关于这方面的软件有很多。本文以实际生产的150t冷藏船为例,从定义格子线、甲板线、空间线,特殊点和艏圆弧的处理等方面介绍了HD—SHM2000船体线型系统的关键点。     

基于形状参数的球艏参数化设计

对球艏曲面的参数化建模方法进行了系统研究,首先对球艏的纵向特征曲线和横截面曲线进行参数化建模,将曲线的生成问题看成是一个约束优化问题,目标函数反映了曲线的光顺性,形状参数集则构成问题的等式约束条件,设计变量为曲线的控制顶点坐标。对于球艏曲面的建模则采用改进曲面放样法,即在生成曲面的过程中考虑纵向曲线的光顺性,使得生成的曲面不仅插值通过各条球艏截面曲线,同时具有较好的光顺性。     

船体建造信息处理系统的画法几何模型(英文)

在船体建造的信息处理系统中,有大量问题涉及到空间曲面的光顺、展开、定位和图示等等。为了提高信息处理的速度,使系统的功能进一步发展,以适应各种复杂的实际对象,作者认为可以将实际对象作几何学的抽象,建立适宜于计算机特点的画法几何模型,使图学理论和计算机的数学模型密切配合,开创解决实际问题的新途径。 本文通过船体型线光顺、最佳胎架放样和锚穴辅助设计三组例子对画法几何模型的设计思想和方法作简要介绍.     

计算机放样的现状与展望

简要介绍了数学放样的基本概念 ,分析了目前数放的理论基础、光顺手段和光顺步骤。指出数放软件将向智能化、网络化方向发展。最后 ,对部分常用数放软件作了简要介绍。     

三次样条曲线等外力端概念及其处理方法

常用的三次样条曲线几种端值条件如简支端、抛物端已不能完全满足曲线光顺的要求。本文从样条曲线精密光顺准则出发,提出一个新的端值条件——等外力端的概念、分类和处理方法。同时从能量最小原理出发,用变分的方法推导出几种端值条件,说明它们的力学背景。在本文中,还提出了连续梁的初始剪力定理。 作者把等外力端应用于样条曲线精密光顺试验,效果十分满意。     

数控外板切割中的几个问题

我厂从一九七一年以来,已先后用数控气割机切割了四十多艘万吨轮的钢板构件。虽然数学放样从船体线型光顺到结构放样,以及外板展开已经形成集成线,然而数控切割还仅局限于船体内部结构。如果能实现数控切割外板,那么,数控切割的范围将从占船体结构的30%增加到50%。这对提高生产效率,减轻劳动强度,保证造船质量,将起一定作用。我厂一九七九年在航标船上试验由电子计算机作外板展开,数控气割机垂直切割外板边线,并且同时冲印好肋骨位置的标记。两艘船