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基于CATIA的船体曲线曲面光顺方法研究
| 论文题名： | 基于CATIA的船体曲线曲面光顺方法研究 |
| 关键词： | 船舶设计;曲线曲面;光顺功能;CATIA平台 |
| 摘要： | 船舶作为一种重要的水面交通运输工具，要求其具备特定的航海性能；与飞机、汽车等产品相比其外表面形状更为复杂，船体曲线曲面光顺是保证其各项流体性能的基础。CATIA作为一款集设计与制造于一体的三维辅助设计软件，近年来，在船舶设计制造领域的应用日益广泛，各大船舶企业也在逐步将自己的业务流程迁移到CATIA平台上。由于CATIA属于通用软件平台而非船舶设计制造专用软件，针对船舶设计与制造的相关功能并不完善，尤其没有提供用于船体放样工序的专用模块。目前多数船舶企业在利用CATIA进行生产设计时，通常采用导入其他三维设计软件光顺好的船体模型来开展后续工作，这不符合单一数据源的设计理念。因此，为了完善CATIA的船体光顺功能，实现统一数据源、避免跨平台数据交换所带来的误差。本研究结合曲线曲面光顺的一般原理和方法，开展了基于CATIAV5平台下的船体曲线曲面光顺方法研究。主要包括以下工作内容： 1.以型线图为输入数据构建船体线框模型。利用CATIA提供的二次开发接口，将型线图中的型值由二维点转换为三维，并通过样条特征插值实现空间船体型线的自动生成；同时模拟手工创建艏圆弧过程，将圆心线和切点线相互关联，使调整两者中任意一条曲线的型值点位置时另一条曲线能够自动调整。 2.将基于圆率和小波的局部光顺法相结合，提出基于CATIA的曲线曲面局部光顺数学模型。该模型将曲线的光顺分为粗光顺和精光顺两个步骤，在粗光顺阶段采用基于圆率的光顺方法进行型值序列光顺；在精光顺阶段采用基于小波的局部光顺方法，利用小波将曲线分解为低频和高频部分，然后根据光顺准则确定坏点位置，并修改对应的小波系数，最后利用小波重构技术实现曲线光顺；对于曲面光顺，则是将曲面离散为网格曲线，再利用光顺曲线的方法光顺网格线，最终实现对曲面的光顺。 3.光顺系统构建与集成。以本文构建的光顺数学模型为理论依据，结合CATIA二次开发接口和第三方开源库，在CATIA平台下实现光顺算法封装和曲线曲面光顺功能的集成。 为验证本研究方法的可靠性，分别以曲线曲面实例和15000吨的散货船对所构建的光顺模型和光顺系统进行验证。在结合圆率和基于小波局部光顺方法的情况下，曲线达到光顺的同时能够保持关键点位置不变；此外，通过光顺曲面离散后的网格曲面能够消除曲面的褶皱。光顺系统能够通过型线图创建船体线框模型，并在此基础上实现对实船模型的光顺处理。结果表明，以圆率和小波局部光顺法相结合的光顺模型为基础，利用二次开发技术进行定制开发，能够在CATIA平台下实现对船体曲线曲面的光顺。 |
| 作者： | 李井义 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 胡勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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