船舶设计中的三维参数化技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 船舶三维参数化设计技术研究意义 1

1.1.1 提高设计效率和建造精度，缩短造船周期 1

1.1.2 提高设计和计算精度 2

1.1.3 加快船舶设计建造一体化的发展进程 5

1.2 船舶设计研究进展 6

1.2.1 船舶CAD技术发展 6

1.2.2 船体曲面造型技术 8

1.2.3 曲面求交算法研究 11

1.2.4 基于曲面表达的几何特性计算 12

1.2.5 船舶静水力特性计算 14

1.2.6 主船体分舱及舱容计算 14

1.2.7 船舶自由浮态计算 15

1.2.8 自由液面对浮态和稳性影响的研究 16

1.2.9 稳性计算方法研究 17

1.2.10 船体结构强度有限元分析研究 18

1.2.11 智能算法在船舶初步设计中的应用 18

1.2.12 小水线面双体船型线设计方法研究 19

第2章 NURBS相关知识初步 21

2.1 NURBS定义、特性及基本算法 21

2.1.1 B样条基函数定义 21

2.1.2 NURBS曲线定义 21

2.1.3 NURBS曲面定义 22

2.1.4 NURBS曲线和曲面特性 22

2.1.5 NURBS基本算法 23

2.2 利用NURBS构造组合曲线 24

2.3 利用截面线生成蒙皮曲面 25

第3章 船体曲面NURBS表达 27

3.1 概述 27

3.2 船体坐标系定义 28

3.3 船体曲面分片表达 29

3.3.1 船体曲面边界线定义 29

3.3.2 曲面分片 31

3.3.3 边界处理 33

3.3.4 船体曲面分片NURBS表达 33

3.3.5 实例 37

3.4 基于单一NURBS函数的船体曲面表达 43

3.4.1 用单一NURBS曲面函数表达船体曲面 44

3.4.2 用单一NURBS曲面函数表达甲板 46

3.4.3 用单一NURBS曲面函数表达内底内壳 46

3.4.4 船体曲面表达的数据结构 46

3.4.5 船体曲面型值数据结构 46

3.4.6 曲面定义数据的计算机存储结构 47

3.4.7 计算实例及结果分析 47

第4章 平面与曲面求交算法 56

4.1 概述 56

4.1.1 求交算法应满足的要求 57

4.1.2 曲面求交基本类型 57

4.1.3 参数／参数曲面求交基本方法 58

4.2 算法原理及描述 59

4.2.1 平面与曲面的相对位置 59

4.2.2 求交算法基本原理 60

4.3 基于求交算法的计算 63

4.3.1 曲面仅被一个平面交割的计算 64

4.3.2 曲面被两个以上平面交割的计算 65

4.4 算法应用 66

第5章 基于曲面表达的几何特性计算 73

5.1 概述 73

5.2 广义棱柱的概念 74

5.3 几何体几何特性计算公式 75

5.4 计算方法 76

5.4.1 截面积及特性计算 76

5.4.2 局部表面积及特性计算 77

5.4.3 体积及特性计算 77

5.5 计算实例 79

第6章 船舶静水力特性精确计算 84

6.1 概述 84

6.2 静水力特性参数定义 85

6.2.1 浮性参数 86

6.2.2 稳性参数 86

6.2.3 船型系数参数 88

6.2.4 型湿表面积 89

6.3 静水力特性计算 89

第7章 主船体虚拟分舱及舱容要素曲线计算 100

7.1 概述 100

7.1.1 参数化虚拟分舱意义 100

7.1.2 舱容计算意义 101

7.1.3 虚拟分舱及舱容计算方法概述 101

7.2 主船体参数化分舱方法 103

7.2.1 舱室形状分类 103

7.2.2 分舱参数化定义方法 104

7.2.3 参数化虚拟分舱步骤 107

7.3 舱容计算方法 108

7.4 计算实例及结果分析 109

第8章 基于遗传算法求解船舶自由浮态 114

8.1 概述 114

8.1.1 浮性基本概念 114

8.1.2 现有自由浮态计算方法 116

8.2 遗传算法简介 117

8.3 船舶自由浮态计算 118

8.3.1 自由浮态计算优化模型 118

8.3.2 用于自由浮态计算的遗传算法 119

8.4 计算实例 122

第9章 自由液面对稳性的精确修正 126

9.1 概述 126

9.2 自由液面对稳性影响 127

9.3 自由液面修正规范算法 127

9.4 自由液面修正精确算法 128

9.4.1 倾斜力矩计算原理 129

9.4.2 倾斜力矩和自由液面修正量计算 130

9.5 计算实例及结果分析 130

第10章 直接计算船舶最小稳性的模糊遗传算法 139

10.1 概述 139

10.2 等排水体积条件下浮心确定 140

10.2.1 任意水线面下排水体积和浮心坐标计算 140

10.2.2 等排水体积条件下水线面和浮心位置确定 140

10.3 最小稳性计算模型 140

10.4 求解最小稳性的模糊遗传算法 142

10.4.1 模糊编码 142

10.4.2 交叉率和变异率的模糊控制 143

10.4.3 模糊遗传算法步骤 146

10.5 稳性计算步骤 147

10.5.1 不计自由液面的静稳性臂计算 147

10.5.2 精确自由液面修正 147

10.5.3 稳性曲线确定 147

10.6 计算实例及结果分析 147

第11章 船体结构参数化有限元建模及分析 151

11.1 概述 151

11.2 船体结构特点 152

11.3 传统有限元建模方法简介 153

11.4 基于ANSYS的参数化船体结构有限元建模方法 153

11.4.1 结构简化 153

11.4.2 单元选取 154

11.4.3 材料特性及许用规范 155

11.4.4 有限元模型建立 156

11.4.5 计算工况确定 169

第12章 基于ObjectARX的船舶三维参数化设计程序开发 172

12.1 概述 172

12.1.1 AutoCAD数据库 172

12.1.2 ARX类库集 174

12.1.3 自定义类派生机制 175

12.1.4 在ARX应用程序中使用MFC 177

12.2 基于ARX开发船舶三维参数化设计程序PSD 178

12.2.1 程序功能 178

12.2.2 程序类定义 179

12.2.3 程序类层次结构关系 181

12.2.4 程序界面 184

第13章 小水线面双体船参数化型线设计 186

13.1 概述 187

13.1.1 小水线面双体船发展历史 187

13.1.2 SWATH船的主要优缺点 190

13.1.3 SWATH船型线设计方法概述 193

13.2 SWATH船型线表达方法 195

13.2.1 SWATH船的型线特点 195

13.2.2 SWATH船的设计参数 199

13.2.3 数学船型基本理论 205

13.2.4 SWATH船的数学表达 206

13.3 SWATH船型线设计 212

13.3.1 主尺度及主要船型参数的选择 212

13.3.2 典型中横剖面设计 215

13.3.3 有效控制横剖面面积曲线及支柱厚度曲线 217

13.3.4 插值生成船型 222

13.3.5 SWATH船型线设计步骤 226

13.4 SWATH船型线设计软件建模 227

13.4.1 SWATH船型线设计软件功能分析 228

13.4.2 定义系统对象类 229

13.4.3 类之间的关系结构 233

13.5 SWATH船型线设计的软件实现 238

13.5.1 SWATH船设计软件实现 238

13.5.2 SWATH船型线设计实例 243

参考文献 260