利用测地线生成消声瓦几何边线的方法研究

利用潜艇外形曲面型值点阵构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数，再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解，生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线，用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对以上消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨，并利用MATLAB编程作为计算内核和图形输出，进行了初步实现和验证。     

消声瓦几何生成及曲面规划

利用测地线进行消声瓦布置三维设计中各种特征曲线的生成。在测地线生成途径上进行了总结分析,并利用测地线几何性质给出了一种求测地线及消声瓦边界曲线的快捷算法。按照工程要求,提出了一种消声瓦在曲面上整体布置的规划方法,该方法将艇体纵向基准线及网格线作为消声瓦约束和排列的基础,并给出了通过求曲线在曲面上等距线的方法生成基准线;在通用几何造型平台上进行了典型艇体验证,该方法满足工程应用要求。     

消声瓦几何生成的二次开发

利用测地线进行消声瓦布置三维设计中各种特征曲线的生成。对测地线的生成途径进行了总结分析，并利用测地线几何性质给出了一种求测地线及消声瓦边界曲线的快捷算法。按照工程要求，提出了一种消声瓦在曲面上布置的整体规划方法，该方法将艇体各级纵向基准线作为消声瓦约束和排列的基础，并给出了通过求曲线在曲面上等距线的方法生成基准线。在通用AutoCAD及MDT平台上利用Visual LISP语言进行了二次开发和典型艇体验证，该方法满足工程应用要求。     

基于单元等长的船体曲板展开方法

为获取较为精确的船体三维曲板放样展开曲面,在船厂测地线法展开船体外板的工艺操作方法基础上,提出一种船体三维曲板展开方法,采用NURBS曲面插值拟合待展曲面并划分四边形网格单元,应用改进的迪杰斯特拉算法求解展开基准线,保证单元等长,对船体曲板进行展开。充分考虑钢板套料和曲板加工等后续工艺环节的实际需求,计算展开曲面的面积误差和平均应变能系数,通过与测地线法展开结果进行对比,验证单元等长展开法可靠。     

取代潜艇消声瓦的新型材料——氨基塑料

继在应用人造橡胶和天然橡胶制成的消声瓦去除低潜艇声特征方面取得了消音技术的领先地位之后，英国皇家海军最近正考虑在其第二批Ｔｒａｆａｌｇａｒ级潜艇上采用一种喷涂式消音涂层材料，这种材料也将用于首批此级艇改装时取代其消声瓦覆层。     

基于Civil 3D的三维地质建模方法及应用

三维地质建模是实现岩土勘察BIM动态设计的关键,如何快速、高效地建立能直接应用于指导设计施工的三维地质模型,是工程实践应用中的难点之一。以厦门第二东通道工程地质勘察项目为例,依据野外实测的地形测量数据及钻孔、物探等地质数据,利用Civil 3D强大的曲面功能,首先建立地形曲面和地层曲面单元;其次,利用Civil 3D中"由曲面提取实体"等工具,自地表而下逐层建立三维地质体,并整合生成最终的三维地质模型。此外,通过二次开发建立基于Civil 3D三维地质模型任意剖切补充模块,实现了地质模型的任意剖切及栅格图生成;同时,通过部件编辑器功能,针对沉管基槽进行开挖设计。工程应用结果表明,该建模方法便捷、直观且高效,所形成的模型能直接应用于指导工程设计和施工。     

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。     

潜艇主艇体三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型、边界条件对SUBOFF模型主艇体的七种网格模型进行了三维粘性流场数值模拟.将计算所得的艇体表面的压力系数和壁面剪应力系数沿艇长的分布与有关文献的试验结果进行了比较,并以曲线的形式展现出来.分析了湍流模型、边界条件和y+值范围对潜艇主艇体三维粘性流场数值计算结果的影响.     

潜艇近海底航行附加质量数值计算

采用Hess-Smith方法编制三维物体近边界运动时附加质量计算程序，与椭球体的理论计算值比较验证了该程序的可靠性，利用MSC－Patran预处理软件对潜艇及底部边界进行网格划分，计算了潜艇在不同的海底间隙，不同的纵倾角及通过海底台阶时的艇体附加质量，得到潜艇在近海底航行时附加质量的变化规律。最后以海底间隙，艇体纵倾角和距海底台附距离为参变数，整理了潜艇近海底航行时附加质量的变化规律。     

基于三维CAD模型的复杂艏、艉船型曲面快速光顺方法及实现

利用船舶型值和复杂艏、艉特征参数等数据,结合三维CAD设计软件进行初步建模,提出一种基于三维CAD软件模型的复杂艏、艉船型曲面快速光顺方法,实现复杂艏、艉船型曲面的快速三向光顺。利用生成的光顺仿真模型和曲面求交算法,获得艏、艉部位任意型值点数据。该方法将拼接和光顺处理分为三个阶段来实现,即曲面重建、G1光顺拼接、曲面微调3个阶段。相较于三维CAD软件中基于单个控制点调整的曲面拼接光顺方法,该方法能够大幅提高曲面拼接与光顺的处理效率,同时曲面的内在连续性和型值点数据精度也得到了保证。     

带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的阻尼振动和层间应力

在壳厚方向采用位移和应力插值函数,应用混合分层理论和壳体在流场中所受的流体动压力.推导带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的动力学方程.采用迭代的方法求出潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的解.在不同粘弹性材料弹性模量和厚度下.分别计算了潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的一阶固有频率、结构损耗因子和层间横向应力的幅值.结果表明,随粘弹性材料弹性模量的增大,一阶固有频率和结构损耗因子增加,随粘弹性材料层厚度的增大,结构损耗因子增加.一阶固有频率减小.较高的层间法向正应力是造成潜艇消声瓦在流场中低频振动脱落的主要原因.采用较高模量和厚度的牯弹性阻尼材料将有效地降低潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的层间应力的幅值.     

静压下考虑腔压的吸声覆盖层吸声性能分析

[目的]潜艇外壳表面敷设的水下吸声覆盖层在高静水压力作用挤压后的形状、材料参数都会发生改变,使吸声性能受到较大影响,故研究此影响对于潜艇声隐身性具有重要意义.[方法]考虑空腔内压力对静压下覆盖层形变的作用及吸声性能的影响,基于轴对称有限元仿真,计算含圆柱形空腔水下吸声覆盖层的单胞变形;将形变量导入吸声覆盖层的一维理论模...     

潜艇耐压壳体周疲劳分析及贝叶斯法寿命估算

对潜艇耐压壳体的低周疲劳问题进行了分析和研究,并应用贝叶斯方法对潜艇耐压壳体疲劳热点的剩余疲劳寿命进行估算,给出了一种在仿真量不足的情况下进行统计推新的新途径,在一定程度上弥补了传统方法的缺陷。     

船体表面矩形块优化敷设设计(英文)

Rectangular tiles can be laid on a ship’s hull for protection, but the sides of the tiles must be adjusted so adjacent tiles will conform to the curvature of the hull. A method for laying tiles along a reference line was proposed, and an allowable range of displacement for the four vertices of the tile was determined. Deformations of each tile on a specific reference line were then obtained. It was found that the least deformation was required when the tiles were laid parallel to a line with the least curvature. After calculating the mean curvature on the surface, the surface was divided into three layout areas. A set of discrete points following the least deformation of the principal curvatures was obtained. A NURBS interpolation curve was then plotted as the reference line for laying tiles. The optimum size of the tiles was obtained, given the allowable maximum deformation condition. This minimized the number of bolts and the amount of stuffing. A typical aft hull section was selected and divided into three layout areas based on the distribution of curvature. The optimum sizes of rectangular tiles were obtained for every layout area and they were then laid on the surface. In this way the layout of the rectangular tiles could be plotted.     

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟

锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域。本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展。     

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。     

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。