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一种平面域几何划分算法在船体结构自动建模中的应用研究
| 论文题名： | 一种平面域几何划分算法在船体结构自动建模中的应用研究 |
| 关键词： | 平面域;几何;网格划分算法;船体结构;自动建模;有限元网格剖分;船舶结构;有限元参数化建模;横向结构;船体横向;船体舱段;加强筋;拓扑算法;船舶工程;有限元方法;船体有限元分析;三维;建模方法;计算;辅助船舶设计 |
| 摘要： | 随着计算机性能和有限元技术的迅猛发展，用有限元方法辅助船舶设计与船舶结构计算已成为现代船舶工程领域中一个强有力的手段。并且，随着船舶的尺度越来越大、结构形式越来越复杂，参数化建模的方法越来越受到各国的重视。随之而来，网格划分逐渐成为约束参数法建模方法在船舶工程中应用的一个瓶颈，因此，提出一种新的网格划分算法显得意义重大。在尽量合理利用现有的有限元通用软件的功能的基础上，使用本算法来实现船体有限元模型的自动建模，能显著地缩短船体有限元分析的周期、提高有限元工作者的效率。 本文在一种新铺设算法的基础上，引入了闭室判断问题的拓扑算法，比较好的解决了船体横向结构建模中加强筋的布置问题，并对该算法在三维船体舱段有限元参数化建模的应用进行了研究。课题研究所应用的工具是大型通用有限元软件MSC．Patran及其供用户进行二次开发的PCL（MSC．Patran Command Language）语言。 本文把三维船体舱段的有限元网格分为纵向网格与横向网格，旨在解决横向网格的问题。对于横向网格，用以四边形单元为主的有限元网格剖分船体横向构件是一个合理的选择。尽管如今平面内的网格划分已经相当成熟，但非常适合船舶结构网格划分的算法还不多。因为整个船舶是一个薄壁梁结构，为了保证船舶的局部强度每块板上都分布有大量的加强筋，而且强框架上面有许多的大大小小的开孔。于是，在总结现有的有限元网格技术发展的基础上，本文介绍了一种新的平面区域闭室判断问题的拓扑算法，再结合一种成熟的新的铺设算法就能很好的生成船舶结构的横向网格。该算法不仅生成的网格质量较好，还能照顾到加强筋的布置。使得船舶横向结构的模型能与船舶实际结构很好的吻合，用这种方法对船体横向构件进行网格剖分可以得到良好的结果，保证了计算的精度。 船体的参数化建模有广阔的发展空间，不仅值得理论研究的深入而且有巨大的实用价值。本论文也对三维船体舱段的横向结构的参数化建模做了些尝试，整个工作的完成和完善还有待后续的研究。 |
| 作者： | 刘旭 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 赵成璧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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