船舶与浮式海洋结构物参数化设计PDF电子书下载

绪论 1

第1章 参数化设计方法概述 8

1.1 几何造型技术的发展历史 8

1.1.1 二维线框造型技术 8

1.1.2 三维线框造型技术 9

1.1.3 曲面造型技术 9

1.1.4 无约束实体造型技术 10

1.1.5 参数化技术 11

1.2 参数化设计方法的分类 12

1.2.1 程序参数化设计方法 12

1.2.2 基于构造历史的参数化设计方法 13

1.2.3 基于几何约束求解的参数化设计方法 14

1.2.4 混合式参数化设计方法 15

1.3 草图三要素 16

1.3.1 几何图元 16

1.3.2 几何约束 16

1.3.3 几何约束求解 18

1.4 特征造型实体造型技术 21

1.5 船舶与海洋结构物设计中常用的几何造型技术 22

第2章 船体曲面三维参数化设计方法 23

2.1 船体曲面表达 23

2.1.1 船体曲面整体表达法 24

2.1.2 船体曲面的分片表达 25

2.2 船体曲面参数化设计基本原理 29

2.2.1 传统的船舶线型设计方法 29

2.2.2 船体曲面光顺性准则 30

2.3 船型变换函数 30

2.4 船型变换函数光顺性证明 32

2.4.1 船型变换函数C2连续性证明 32

2.4.2 船型变换函数满足光顺性准则（2）的证明 33

2.4.3 船型变换函数满足光顺性准则（3）的证明 34

2.5 变换函数的应用 34

2.6 船体曲面局部变换 34

2.6.1 首尾曲面局部修改 35

2.6.2 局部增加排水量 36

2.7 船体曲面整体变换 39

2.7.1 船体曲面整体线性变换（1-Cp法） 39

2.7.2 船体曲面二次变换（Lackenby法） 41

2.8 船体曲面UV度变换 41

2.9 小结 43

第3章 浮式海洋结构物主结构型表面参数化设计 45

3.1 TSPS参数化建模 46

3.2 TSPS草图 46

3.2.1 几何图元 46

3.2.2 几何约束 47

3.2.3 过约束与欠约束处理 49

3.2.4 几何约束求解 50

3.3 基于特征造型法建立TSPS三维模型 51

3.4 海洋平台TSPS参数化设计 53

3.4.1 海洋平台TSPS草图 54

3.4.2 海洋平台TSPS三维模型 55

3.5 船舶TSPS参数化设计 56

3.5.1 船舶TSPS分类 56

3.5.2 船舶TSPS草图 57

3.5.3 船舶TSPS三维建模 60

3.6 浮船坞TSPS参数化设计 61

3.6.1 浮船坞TSPS草图 61

3.6.2 浮船坞TSPS参数化建模 63

3.7 小结 63

第4章 三维参数化总布置与分舱设计 65

4.1 实体造型技术 65

4.1.1 单元分解表示法 65

4.1.2 构造实体几何表示法（CSG） 67

4.1.3 边界表达法 67

4.1.4 B-Rep与CSG混合表达法 68

4.1.5 ACIS三维几何造型内核 69

4.2 三维参数化总布置设计 70

4.2.1 总布置草图的几何约束求解系统 72

4.2.2 通过总布置草图调整设备的空间位置 73

4.3 三维参数化分舱 75

4.3.1 双层结构舱室模型 75

4.3.2 围成舱室的B-Rep曲面集建立 76

4.3.3 基于ACIS构造舱室B-Rep 77

4.4 船舶参数化分舱优化设计方法 79

4.4.1 ISP及舱室参数化模型 80

4.4.2 船舶参数化分舱优化设计优化模型 81

4.4.3 设计变量的分类 81

4.4.4 基于参数化技术的船舶分舱优化设计方法 81

4.4.5 油船参数化分舱优化设计方法 82

4.4.6 船舶内壳结构参数化优化设计特点 90

4.5 小结 90

第5章 三维参数化浮性与稳性计算方法 92

5.1 传统的完整稳性计算方法概述 92

5.1.1 基于插值法的自由浮态稳性计算方法 93

5.1.2 基于优化方法的自由浮态下稳性计算方法 93

5.1.3 传统稳性计算方法的局限性 94

5.2 浮体参数化建模 95

5.2.1 外部模型 95

5.2.2 内部模型 97

5.3 基于B-Rep的静水力特性计算 98

5.3.1 基于三维实体模型的静水力曲线计算 99

5.3.2 基于三维实体模型的稳性插值曲线计算 100

5.3.3 基于三维实体模型的邦戎曲线计算 101

5.4 基于三维浮体模型的复原力臂直接迭代算法 102

5.4.1 基于三维B-Rep浮体模型的复原力臂计算原理 102

5.4.2 复原力臂计算方法的正确性验证 103

5.5 基于三维浮体模型的静稳性曲线计算实例 105

5.5.1 50000 DWT成品油船静稳性曲线计算 106

5.5.2 3000m深水半潜式钻井平台静稳性曲线计算 107

5.5.3 300英尺自升式钻井平台静稳性曲线计算 108

5.5.4 8万t浮船坞静稳性曲线计算 109

5.6 基于B-Rep浮体模型的破舱稳性计算方法 110

5.6.1 传统破舱稳性计算方法 110

5.6.2 基于三维实体模型计算浮式海洋结构物破舱稳性基本原理 111

5.6.3 基于B-Rep浮体模型的舱室破损后静水力性能计算 112

5.6.4 基于B-Rep浮体模型的舱室破损后浮态计算 113

5.6.5 舱室破损后稳性计算 114

5.7 稳性曲面及其应用 114

5.7.1 静稳性曲面定义 115

5.7.2 静稳性曲面建立 115

5.7.3 静稳性曲面的性质 116

5.7.4 静稳性曲面应用 116

5.8 小结 118

第6章 船舶与海洋结构物结构参数化设计 119

6.1 浮式海洋结构物的结构表达 119

6.2 浮式海洋结构物结构参数化建模 120

6.3 船体结构程序参数化建模方法 121

6.3.1 船体结构功能模块定义 122

6.3.2 船体结构模型定义 124

6.3.3 参数的选取 126

6.3.4 程序结构参数化设计方法的特点 127

6.4 基于三维几何约束求解的船舶结构参数化设计 128

6.4.1 船舶结构参数化机制 128

6.4.2 三维几何约束求解 129

6.4.3 板材附属结构参数化建模 131

6.4.4 尺度驱动特性 132

6.4.5 基于三维几何约束求解的船体结构参数化建模方法的特点 133

6.5 基于几何约束求解的结构参数化建模方法 133

6.5.1 板材的参数化建模 134

6.5.2 附属结构参数化建模 134

6.6 浮式海洋结构物结构三维模型的应用 135

6.6.1 三维参数化模型在船体结构属性计算中的应用 136

6.6.2 三维结构模型在管系及通风等系统设计中的应用 137

6.6.3 三维结构模型在结构FEA中的应用 138

6.7 结构有限元分析 138

6.7.1 传统的有限元前处理技术 138

6.7.2 基于参数化设计方法的船舶结构有限元前处理 140

6.7.3 两次划分的网格生成方法 141

6.7.4 初步网格划分 142

6.7.5 曲面板的初步网格划分 145

6.7.6 二次网格划分 149

6.8 小结 153

第7章 浮式海洋结构物参数化结构优化设计 154

7.1 浮式海洋结构物结构优化设计概述 154

7.1.1 浮式海洋结构物结构优化设计方法研究现状 155

7.1.2 结构尺寸优化方法 155

7.1.3 结构形状优化方法 156

7.2 浮式海洋结构物结构尺寸优化方法 156

7.2.1 相关概念 156

7.2.2 结构构件尺寸优化的优化模型 157

7.2.3 基于屈服强度和屈曲强度的结构尺寸优化方法 158

7.2.4 板缝分布优化设计 160

7.2.5 板缝分布优化方法 161

7.2.6 对规范尺度的考虑 163

7.2.7 62000DWT散货船尺寸优化设计算例 165

7.2.8 结构尺寸优化方法的特点 171

7.3 浮式海洋结构物参数化结构形状优化设计 171

7.3.1 参数化结构形状优化的优化模型 172

7.3.2 优化方法的选择 173

7.3.3 浮式海洋结构物结构形状优化设计流程 175

7.3.4 参数化结构形状优化设计实例 175

7.4 小结 178

结语 179

附录A 181

附录B 183

参考文献 194