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船体曲面表达与三维船舶设计研究
| 论文题名： | 船体曲面表达与三维船舶设计研究 |
| 关键词： | 船体曲面;曲线曲面造型;计算机辅助船舶设计;船体结构;插值;曲面光顺;曲线光顺;求交算法;参数化特征造型;非均匀有理 B 样条;B样条 |
| 摘要： | 曲线曲面造型技术是CAGD中最活跃最关键的学科分支之一.在船舶、飞机、汽车等计算机辅助外形设计中,对产品的光顺性有很高要求.光顺概念来源于工程实践,蕴涵着丰富的内容,涉及到数学、物理学、美学以及心理学等许多领域.光顺涉及到几何外形的美观性,具有光滑、顺眼两方面含义.判断曲线曲面光顺与否及光顺程度,往往依赖于设计人员的工程经验,有一定的主观色彩.所以,应从数学和物理学等的角度,研究光顺问题,确定光顺准则,将光顺问题转化为具有严格意义的数学问题.船体曲面比较复杂,在实际应用中,实现船体曲面的数学描述非常重要.船体曲面的数学描述有着很大的优越性,如放样精确,求值(型线、肋骨线、结构线、接缝线等)方便,也是后面船体结构设计,工程分析,建造的依据,是实现智能设计、虚拟建造的先决条件.所以,用NURBS技术作为数学工具,对船体曲面进行表达、插值和光顺处理是该文的主要研究内容之一.该文根据船体型值表的数据,用NURBS曲面来描述完整船体曲面,对插值曲面边界条件构造及节点矢量计算进行了研究,实现了船体曲线曲面的NURBS表达.根据曲线曲面的性质,以弹性样条和弹性薄片体的能量为物理模型,构造曲线曲面的光顺算法模型.对船体曲线曲面进行了光顺处理,得到满意的结果.用曲线的曲率图评价曲线的光顺性,用高亮线模型对曲面进行光顺性分析.在曲线曲面光顺算法中,对边界条件的控制也进行了研究.在船体曲面造型设计中,常用到曲面与平面的求交运算.根据投影变换原理,给出一种曲面与平面求交的新算法,算法原理简洁直观,计算稳定.并在该文得到成功应用和检验.在船体曲面NURBS表达完成后,使基于船体曲面的三维设计得以实现.研究了三维空间计算机辅助船舶设计方法,对船体外板排列及展开、船体舱室划分及计算、船体内部构件的参数化特征造型等在三维可视环境下进行虚拟设计.基于三维的设计较之传统的二维设计方法具有无法比拟的优越性.该文以AutoCAD的ObiectARX为开发环境,以Visual C++为编程语言,完成上面的研究工作.并且,对特征类定义,约束关系引入,图形数据库和外部数据库联接与管理等也进行了研究. |
| 作者： | 仵大伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 纪卓尚;林焰 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2002 |
| 正文语种： | 中文 |
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