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基于特征参数的船体曲面参数化设计方法研究与实现
| 论文题名： | 基于特征参数的船体曲面参数化设计方法研究与实现 |
| 关键词： | 船舶设计;船体曲面参数化设计;特征参数;能量优化 |
| 摘要： | 现代船舶产品的研发都朝着数字化方向发展，数字化造船就是以造船过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术全面应用于船舶的产品开发、设计、制造、管理的全过程，最终达到快速设计、快速建造、快速检测、快速响应和快速重组。而数字化造船首先就是要实现船舶设计的数字化，型线设计是船舶总体设计的重要工作，也是船舶其它性能研究的基石，没有高精度的曲面数据作为支撑，就无法实现船舶产品的CAD/CFD/CAM数字化。 数字化的型线设计就是研究船体曲面的设计方法。1991年国际标准化组织(ISO)颁布的关于工业产品数据交换的STEP(Standard for the Exchange ofProduct model data)国际标准，正式将NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。因此船体曲面的数学表达也统一采用了NURBS形式，型线设计也转向NURBS的建模方式。但NURBS是一个通用的标准，其并不是能适应所有工业产品的开发特性，为了解决用NURBS技术进行数学船型设计所带来的困难，国内许多学者在船体曲面的设计上，采用了参数化技术。 船舶的CAD参数化技术目前主要是依靠少量参数驱动船体的曲面设计。参数化模型、模型的求解、以及船体曲面的光顺等问题，都是船体曲面参数化设计所要研究的重要内容。 本文基于能量优化的思想，以NURBS曲线曲面的能量最小为目标函数，船体特征曲线的特征参数为几何约束条件，直接通过设定和修改船体特征曲线几何约束条件来实现船体曲面建模。并且在以特征横剖线和特征边界线为船体NURBS曲面控制线的基础上，通过特征曲线的几何约束和能量准则自动地生成NURBS控制点，同时光顺船体。该参数化方式最后转化为非线性规划问题，为此本论文针对该非线性规划特点，推导了其解析描述方式；并探讨了其有效数值解法，提出现代内点理论为该模型的有效解法；在此基础上，开发了与平台无关的能量优化光顺算法组件，从而有效解决了参数化设计船体曲面的数值求解和光顺问题。 |
| 作者： | 陈林 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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