基于MLPG法的船舶结构无网格自适应分析技术

研究船舶结构无网格自适应分析方法。首先运用无网格局部Petrov-Galerkin法,采用最小二乘法和加权余量法来求解结构位移场量的逼近函数,并给出问题的控制方程和刚度方程的一般表达式;然后采用Delaunay三角化细分方案对方程进行自适应计算;最后对船舶实肋板和带裂纹板进行应力分析计算,并通过与有限元法的计算结果进行比较,验证文章提出方法的有效性。     

基于机器人焊接的机舱曲面分段划分方法改进与评价分析

分析了船舶曲面分段的结构和建造特点,并分析了基于机器人焊接的曲面分段划分考虑的影响因素。以8万t级散货船机舱曲面分段为例,介绍了三种不同的划分方法,然后利用模糊综合评价法对三种不同的划分方法进行评判分析。结果表明:方法三为最佳划分方法。按照该方法划分机舱曲面分段后更有利于焊接机器人进行焊接。     

改进Catmull-Clark细分算法及其在船用螺旋桨设计中的应用

基于舰艇作战或巡航时隐身性能的需要,针对舰艇关键零件的设计和加工制造现状,结合应用日益广泛的细分曲面造型方法,以Catmull-Clark细分算法为基础,提出一种基于网格边光顺程度计算的自适应细分算法。将该算法应用于船用螺旋桨的设计数值实验,由建模软件3DS MAX及其内部编程语言MAXScript来实现,并将实验结果与原始的Catmull-Clark算法细分结果、传统的顶点或边曲率法自适应细分结果进行了比较。数值实验结果表明,在满足零件设计现实需求的前提下,该自适应细分算法能较好地减少网格数量:当边的光顺度阈值取为0.825时,网格数降低了约28.83%,可提高计算速度,减小存储空间。该算法能克服以往基于均值计算的自适应算法存在的区分能力不足的影响。     

基于NURBS方法的船舶随浪航行纯稳性损失研究

基于NURBS方法研究了船舶随浪航行纯稳性损失问题。首先对NURBS曲线曲面算法和船体表面网格自动化分的原理方法进行了研究,给出了船体表面网格自动化分的算法。随后建立了船舶随浪航行的瞬时平衡方程,通过牛顿迭代法求解该非线性方程,最后编制计算程序,对船舶随浪稳性问题进行计算,分析了波长、波高、浪向角和波浪与船舶的相对位置,以及参数耦合作用对船舶随浪稳性的影响。     

基于改进差分进化算法的船舶曲面分段车间调度

为有效提升船舶曲面分段车间的加工效率,解决已有算法存在的易陷入局部最优解和初始解质量低的问题,提出一种改进的差分进化算法,对曲面分段调度问题进行求解。以最小化完工时间和最小化班组间负荷差距为目标,建立该曲面分段调度问题的双目标数学模型,并采用改进的差分进化算法对该问题进行求解。该改进差分进化算法将全局搜索策略与局部搜索策略相结合,能提升初始解的质量,并加快收敛速度。使用某船厂的实际数据对该算法进行有效性验证,结果表明,该算法能有效求解船舶曲面分段调度问题,能更好地提升船舶曲面分段制造调度作业效率。     

面向智能生产线的船舶曲面分段通用胎架设计

基于自适应电磁式支撑头、数显式三向调节支柱和模块化轨道运输等关键技术,设计一种新型的船舶曲面分段通用胎架,并对模型样品进行试制。一直以来,船厂广泛使用支柱式胎架,普遍存在滑移、支点变形和制作效率不高等问题。研究成果可为解决上述问题提供参考,并为未来船舶曲面分段智能生产线的胎架研制提供设计思路。     

曲面分段车间作业排程仿真优化

曲面分段建造是船舶建造过程的重要环节之一。由于曲面分段结构差异较大、工艺流程复杂、多采用固定胎位建造等特点,对于平衡分段建造、提升造船效率具有重要影响。针对曲面分段建造特点,船厂会结合船坞搭载节点制定胎位执行计划表。本文根据某船厂曲面车间胎位执行计划表,制定初始静态胎位作业计划,采用虚拟仿真技术,建立三条固定胎位虚拟流水线,结合启发式算法进行胎位计划排程,减少最大完工时间,得到较合理的胎位作业计划表,验证了启发式优化算法排程的可行性和有效性 。     

曲面分段加工的虚拟流水线生产模式及关键技术探讨

本文在简要评述中国船舶生产发展过程的基础上,提出了曲面分段加工的虚拟流水线作业模式.针对曲面分段加工虚拟流水线作业的特点,研究了曲面分段加工虚拟流水线生产模式的关键技术:作业负荷均衡技术和生产控制技术;虚拟流水线的自适应控制机制技术.利用虚拟流水线生产模式可以有效地提高船舶生产效率,降低生产成本,提高整体竞争实力.     

基于遗传模拟退火算法船舶分段装载的顺序优化设计

船舶分段装载模型是船舶分段装载顺序优化的基础,针对复杂船舶装载技术,通过理论与实践研究得到了遗传模拟退火算法的应用条件及依据。为了使得船舶在分段装载过程中得到顺序优化,综合考虑船舶装载中的几何约束和工艺约束,将序列优化要求加入分段装载所要确立的目标函数里面,同时将自适应的遗传模拟退火算法与船舶装载序列优化设计相结合。     

水深三角网的快速构建及优化算法

Delaunay三角网目前被广泛用于等深线绘制,但存在将浅水区划入深水区的可能性,形成不合理的海底地形走势,从而对舰船航行安全构成危险。讨论了快速构建水深三角网的基本策略,如网格划分、逐点插入法、Delaunay子三角网的合并,提出了浅点相割算法。此算法通过比较相邻三角形顶点水深,对Delaunay三角网进行局部优化,构建合理的、符合航行安全原则的等深线。通过实例分析,证明本文所提算法是切实可行的。     

一种基于分子动力学的网格划分方法

为生成船体典型结构四边形网格,提出一种基于分子动力学的网格划分方法。将正负带电粒子均匀地分布到网格生成域内,带电粒子在库伦相互作用以及Lennard-Jones势[1]的作用下在网格生成域内按动力学方程运动,并趋向于形成四边形形状分布。当带电粒子运动趋于稳定后,对其使用Delaunay三角剖分[2–3]划分网格生成域,合并相邻三角形后得到一系列偶数边形网格。对非四边形的偶数边形网格进行修补后,可以得到全四边形网格。实验结果表明,该方法能够生成质量较好的船体典型结构四边形网格划分。     

任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分在水动力数值模拟中的应用

针对任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分问题提出新的计算方法,在不改变原点集的条件下找到任意Delaunay三角形后,随即判断其外接圆上是否存在其他的共圆点;在找到共圆点后,采用简单策略生成共圆点所围区域的三角网格,并对给定原始边界穿越共点圆的情况进行算法讨论。该算法在水动力数值模拟过程中增加的计算量较少,能取得较好的数模计算效果。     

船舶有限元网格自动生成技术研究

在进行船舶有限元分析时,先在CAD软件中进行船舶模型设计,然后再将该模型导入到CAE软件中进行有限元分析求解是一种非常实用的方法.但这一方法需要将CAD模型转换为CAE有限元网格模型,它包括网格的自动划分、网格修补和网格细化.本文根据船舶有限元分析的特点,介绍了网格自动划分的主要算法,提出了一种改进的铺设算法以实现船舶有限元网格的自动生成.并分别讨论了网格修补和网格细化自动实现的思路.     

基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法研究

胎架作为船舶分段建造变形控制的重要工装,但不具有联合调控与自适应控制能力,无法快速响应分段建造质量问题,为此本文提出基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法.首先,基于船舶分段拟合曲面建立胎架高度补偿模型,为胎架的自适应调控提供依据;其次,基于分段变形范围和受压载荷构建胎架间关联机制,达到胎架系统的动态联调;然后,利用...     

动网格技术中局部重构方法的改进研究

Delaunay三角化方法是生成非结构网格常用的方法之一,其生成效率比阵面推进法高,但布点能力较弱.在解决大位移运动时常用方法是网格局部重构,但网格重构会增加计算工作量.文中针对局部重构方法中的窗口边界确定方法进行研究,提出了一种改进方法,不仅可以提高Delaunay三角化方法的布点能力,而且省去了繁琐的窗口边界提取步骤,提高了运动网格计算速度和网格质量;利用无量纲半径作为程序全局变量,在保证网格质量的前提下,提高了运动网格的智能性,减少了人工干预.     

海洋数值计算中非结构化网格自动剖分的改进算法

基于Delaunay三角化技术,提出了一种对任意平面区域三角形网格自动剖分的改进算法。该算法在网格质量判断方面,提出了一个新的几何参数,即过渡因子β,该参数结合了三角形形状因子和三角形外接圆无量纲半径,它不仅能够实现网格疏密区域的平稳过渡,而且能够保证三角形最大可能的接近正三角形;在向计算区域内加点方面,提出了列表排序法,该方法能够保证新增的网格点整体质量向好的趋势发展;最后利用迭代的Laplacian算法对生成的网格进行光滑处理。该改进算法具有区域适应性强、网格质量高、自动化程度高的优点。     

基于Delaunay三角网的大规模航道地形构建及疏密控制*

针对大规模航道地形绘制效率低等问题，通过离散航道水深数据构建地形三角网格，借鉴LOD思想对网格进行疏密控制与显示。采用一种基于Delaunay三角网的方法构建航道地形，利用alpha-shapes边界提取方法对Delaunay三角网进行优化；提出利用网格划分法控制网格的疏密，通过比较克里金插值模型的拟合效果选择适合的变异模型，解决水深点采样不足、场景绘制效率低等问题。应用结果表明，上述方法可用于大规模航道地形的实时绘制。     

基于NURBS的船体曲面重构

面向船舶CAD、静力学计算、CAM和CFD等应用,文章以建立一个具有工程应用价值的船体曲面重构系统为宗旨,采用一种改进的蒙皮法,求解船体曲面造型的NURBS曲线、曲面的反算问题.其中,利用广义站改进了船体曲面的首尾控制网格;利用节点删除优化了相容性处理后的节点数目,为船体曲面的计算机重构提供了一种良好的方案.这对船体曲面面元的自动划分,CAM船体表面板格划分和CFD结构化计算网格的生成有着重要意义.     

船舶涂装冲砂作业精细化派工

冲砂作业是涂装作业中的一个重要环节,为实现涂装作业的精细化管理,提高涂装效率,对船舶涂装冲砂作业精细化派工进行研究。通过对冲砂作业进行分析,研究影响分段涂装冲砂作业舱室细分的因素,综合分析如何合理划分区域、定额工时。对典型船舶的典型分段进行实例应用验证,对涂装设计提出改进建议,为精细化派工提供参考依据。     

面向交界面网格的超网格算法研发及CFD应用

交界面网格是一种广泛应用于船舶CFD模拟的技术，其中网格间的插值算法是决定不同计算域之间流场信息传递精度的关键因素。论文面向船舶自航等复杂CFD模拟的应用需求，以开发交界面网格的高精度、守恒型插值算法为目的，开展超网格算法研究。介绍了超网格的概念和超网格算法的实现流程，包括贡献单元搜索与筛选、超网格生成、几种典型空间曲面交界面及其组合的处理及通量输运与重构方法。着重解决曲面交界面网格不共形的问题，以及圆柱形、圆锥形、圆台形及其组合体的超网格生成算法，并用典型分布函数测试和验证算法的精度和守恒性。对一艘散货船JBC船模开展了带与不带节能导管的自航CFD模拟和节能效果评估，与非守恒性插值算法模拟以及模型试验结果的对比表明，论文研究开发的超网格算法能有效提高自航模拟和节能效果评估的精度。