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基于CATIA的三维船舶建模及破舱稳性计算
| 论文题名： | 基于CATIA的三维船舶建模及破舱稳性计算 |
| 关键词： | 船舶设计;三维建模;破舱稳性;性能计算 |
| 摘要： | 计算机辅助设计(CAD)技术的不断发展，使得船舶行业挑战与机遇并存。合理使用CAD技术，可有效提高设计质量和效率，缩短设计周期。计算机辅助技术在船舶领域应用不断深入，但通用商业设计软件对船舶设计适用性较低，且未集成所需的性能计算。因此，针对设计软件进行二次开发将设计与性能计算结合是有必要的。 船体首尾处曲率变化较大，采用蒙皮方式直接建立整船曲面，首尾部光顺性较差。本文基于AutoCAD型线图，通过ObjectARX开发工具进行二次开发，对各水线及甲板线进行非均匀插值，将加密后的型值点导入到CATIA，分区域建立船体曲面，细化首尾部曲面的生成，以保证其光顺性。 传统的船舶分舱大多通过二维图纸表达，直观性较差，且未将分舱参数与模型绑定，不能快速修改。针对上述不足，本文基于CATIA采用自上而下的方式开发了三维分舱程序。程序中定义了两种方式建立三维内壳边线：基于AutoCAD内壳折角线，通过ObjectARX提取坐标，再通过CSharp导入CATIA建立各边线；基于内壳边线位置和尺寸参数，生成各边线。通过横舱壁肋位、纵舱壁及垂向分舱特征数，实现货舱区快速分舱及舱室模型自动生成。基于CATIA知识工程，在模型文件中添加分舱参数，通过公式将其与对应特征绑定，实现了尺寸驱动，便于分舱方案的修改，提高了模型复用性；还定义了规则约束参数边界，提高了分舱方案的容错性。 船舶破舱稳性常用二维数值积分方法实现，计算繁琐，计算误差取决于积分精度。本文使用CSharp对CATIA开发，基于船体、船舱三维模型实现破损浮态、稳性计算及自由液面修正；基于船舱三维实体模型计算不同装载率不同横倾角下的倾斜力矩，取最大力矩，用于自由液面修正。通过多线程编程，将浮态、稳性计算及自由液面修正计算整个任务划分为多个子任务，减少了求解时间。 基于AutoCAD型线图，完成了型值点坐标的提取并基于CATIA完成船体曲面模型光顺性优化；通过定义三维分舱参数，与内壳折角线结合，实现了船舶快速分舱；基于CATIA知识工程，实现了分舱方案的快速修改；减少了重复工作耗时，提高了设计效率。基于三维模型，通过CSharp编程实现了破损稳性的自动计算及自由液面修正，并通过多线程对程序优化，提高了程序计算效率。本文开发的程序将船舶总体设计与性能计算结合，有较大的实用性。 |
| 作者： | 贾清振 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 张明霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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