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船体曲面特征参数化设计技术研究
| 论文题名： | 船体曲面特征参数化设计技术研究 |
| 关键词： | 参数化设计;特征参数;船舶设计;船体曲面特征 |
| 摘要： | 船舶设计是一门综合性非常强的复杂性学科，是船舶建造周期中的核心环节，其水平以及能力对生产成本、效率和产品的竞争力都具有非常重要的影响。一直以来，现代船舶的设计和研发都朝着数字化方向发展，而数字化造船的首要任务就是要实现数字化的船舶设计，其中船舶参数化设计便是船舶数字化设计的重要研究内容之一。 参数化设计方法的基础就是曲面的数学表达和优化问题的求解。1991年国际标准化组织(ISO)颁布了关于工业产品数据交换的STEP(Standard for theExchange of Product model data)国际标准，还未等NURBS技术发展成熟，便将其作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。随着近年来NURBS及其配套技术的迅猛发展，船体曲面也纷纷采用了NURBS方法来进行表达，型线设计也转向NURBS的建模方式。在参数化设计中，求解优化问题也是其核心内容之一，求解优化问题的方法多种多样，因此选取合适的方法来对参数化设计中的优化问题进行求解是很有必要的。船舶的参数化设计方法的指导思想是根据少量的参数来驱动整个船体的曲面设计。船体曲线曲面参数化数学模型的建立、求解该模型的方法等，都是船舶参数化设计所要研究的关键内容。 本文从光顺性原则出发，将船体曲线的改进能量目标函数作为优化问题的目标函数，它综合考虑了曲线的应变能和曲率变化的均匀程度，充分保证了生成船体曲线的光顺性。由于NURBS方法是直接通过控制顶点来定义形状的，因此将船体曲线曲面的控制顶点作为该优化问题的未知变量，同时将船体曲线的几何形状特征参数作为约束条件，形成一个非线性规划问题，因此根据设计者给定的特征参数便能够得到相应船体曲线曲面的控制顶点，从而对船体实现快速的参数化建模。对于该非线性规划问题，本文采用了序列二次规划(SQP)算法对其进行求解，保证了优化问题的收敛性，同时也提高了参数化方法的实现效率，有效的解决了参数化设计中的数值计算和光顺性问题。 |
| 作者： | 董枫 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 陈顺怀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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