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船舶虚拟吊装系统的优化设计及关键技术研究
| 论文题名： | 船舶虚拟吊装系统的优化设计及关键技术研究 |
| 关键词： | 船舶;建造工程;虚拟吊装系统;优化设计;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着船舶制造的大型化和复杂化，大型构件的吊装越来越多，现场施工环境复杂，多台起重机协同作业的情况也越来越多，吊装作业在整个船舶建造过程中所占的比重越来越高。在这种情况下，统筹安排起重机资源，吊装方案设计的精确性、合理性、高效性和可靠性就显得尤为重要。现有的虚拟吊装软件虽然能够对吊装过程进行动画模拟，但是仍存在着一些问题，主要包括:现有的船舶虚拟吊装软件没有考虑现实构件在制造生产过程中，所产生的尺寸偏差会对吊装工艺产生影响;现有的船舶虚拟吊装软件与现场实际吊装工况结合效果差，软件的通用性不高;现有的船舶虚拟吊装软件与有限元仿真软件的结合性不强。 本文以三维造型软件UG为基础，结合Unity3D平台和CAE分析平台，利用二次开发技术将三者有机的结合，系统性的解决了现有吊装软件存在的问题。本文开展了以下几方面的工作:首先，从软件需求分析出发，得到了系统的设计思路和具体的技术路线，并在Unity3D平台上完成了包括控制面板、虚拟场景和模型、吊装机械的运动仿真、物理引擎以及碰撞检测的设计和实现;其次，完成了基于电子表格驱动模式的二次开发接口的数据表格的设计和实现过程，实现了软件在模型和控制操作上通用性的功能需求;最后，针对一个构件模型，在其吊装重心确定、调整变形和焊接过程中的应力应变分别进行了详细的有限元计算，同时针对吊装机械的受力机构也进行了相应的有限元分析，得到计算结果并对计算结果进行了相关力学分析，完成了包括CAE分析、模型重构模块等虚拟吊装仿真平台其余部分的功能和实现过程，利用UG平台的二次开发技术，完成了不同模块的系统集成和整个系统的搭建。 整套系统，完成了船舶虚拟吊装系统的功能实现。通过系统操作，操作者能够在实际吊装工作实施之前，完成吊装设备的安排、现场吊具选择、吊装过程模拟、吊装路径规划、干涉检查、吊件力学分析等吊装各个阶段的虚拟仿真。相较于现有的虚拟吊装软件，该系统能够更好的适应不同吊装环境，充分地考虑各种不同工艺过程及其相互作用的基本特性，通用性更强，并且极大的提高了虚拟吊装的模拟效果和用户体验。 |
| 作者： | 臧睿 |
| 专业： | 化工过程机械 |
| 导师： | 金涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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