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基于AutoCAD的船舶快速分舱方法研究及系统实现

作　者: 陈强
导　师: 马坤
学　校: 大连理工大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 计算机辅助设计船舶快速分舱 B样条交互设计船舶性能
分类号: U662
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

船舶设计是一个复杂的过程,而船舶舱室定义以及建模过程更是一个反复变化的设计环节。船舶舱室设计的合理性直接决定了船舶的稳性及抗沉性,而船舶舱室定义及建模过程的快速性直接决定了设计过程的经济性。因此研究缩短舱室定义及建模周期的方法在船舶设计过程中具有重要的意义。当前对于船舶分舱的研究,大致可以分为二维图形表达和三维图形表达。三维图形表达大多是基于三维CAD软件(CATIA、CADDS5、Solid Works等的)二次开发。基于三维图形表达的分舱方式,具有较好的图形显示效果,功能强大,但对专业软件的依赖性较大,对硬件的要求要高。同时,基于三维图形表达的分舱方式,由于受到数学表达的限制,其过程通常是繁琐的。本文的目的是寻找一种简单快速的分舱方法,同时避免对专业软件的依赖。因此,在分析二维和三维表达的优势基础上结合本文的目的,采用了二维半的表达方式(在三维中显示二维线框模型)。同时为避免对专业软件的依赖,选取AutoCAD这款在工程中广泛使用的CAD软件进行二次开发。本文主要做了以下几个方面的工作:(1)在对样条曲线研究的基础上,选取B样条曲线对船体曲线进行表达;(2)在分析众多船舶舱室几何特点的基础上,以船体横剖面为基础对船舶舱室进行划分。同时,基于舱室横剖面的折角点连线作为舱壁在中横剖面或其平行平面的投影线这个事实,提出了基于有向分舱线的方法对船体空间进行划分,对自顶向下和自底向上的分舱模式提供了支持。(3)在舱室划分的基础上,提供了对船舶性能的初步计算。本文最后以某船及26000t成品油船为实例,证明了本文所实现软件在实际应用中的可行性和精确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 序论  10-18
  1.1 选题背景和意义  10-13
  1.2 国内外B样条研究现状  13-14
  1.3 国内外计算机辅助船舶设计发展现状  14-16
  1.4 本文所做的主要工作  16-18
2 B样条曲线基本理论  18-31
  2.1 B样条的概念  18-20
    2.1.1 Clark定义的 B样条  18
    2.1.2 用截尾幂函数的差商定义B样条  18-19
    2.1.3 B样条的递推定义  19-20
  2.2 B样条的性质  20-21
    2.2.1 B样条的局部支撑性质  20
    2.2.2 B样条基函数的凸组合性质  20-21
    2.2.3 B样条基函数在节点处的连续性质  21
  2.3 B样条曲线方程  21-22
  2.4 节点矢量的确定  22-24
    2.4.1 根据控制顶点来来构造节点矢量  23
    2.4.2 根据型值点构造节点矢量  23-24
  2.5 B样条曲线的性质  24-25
    2.5.1 B样条曲线的定义域  24
    2.5.2 B样条曲线的局部性质  24-25
    2.5.3 B样条曲线的其他性质  25
  2.6 重节点对B样条基函数和B样条曲线的影响  25-26
    2.6.1 重节点对B样条基函数的影响  26
    2.6.2 重节点对B样条曲线的影响  26
  2.7 B样条曲线的分类  26-27
  2.8 德布尔算法  27-28
    2.8.1 用德布尔算法计算B样条曲线上的点  27-28
    2.8.2 用德布尔算法计算B样条曲线上的点的导矢量  28
  2.9 B样条曲线的节点插入算法  28-30
  本章小结  30-31
3 系统开发环境及开发工具选取  31-38
  3.1 选择AutoCAD为平台进行软件开发  31
  3.2 AutoCAD应用及其CAGD的能力  31-32
    3.2.1 AutoCAD与计算机辅助计算  31
    3.2.2 AutoCAD在船舶行业中的应用  31-32
  3.3 AutoCAD的组织结构介绍  32-33
  3.4 AutoCAD主要开发技术  33-34
  3.5 ObjectARX应用程序的功能及基本类库  34
  3.6 面向对象编程技术  34-37
    3.6.1 面向对象编程技术优点  35-36
    3.6.2 面向对象程序设计的主要特点  36
    3.6.3 面向对象技术中的基本概念  36-37
    3.6.4 开发语言和开发环境选择  37
  3.7 本章小结  37-38
4 船舶快速分舱及模块设计  38-62
  4.1 船舶舱室定义  38-47
    4.1.1 舱室剖面几何特点  38-41
    4.1.2 舱室特征点描述法  41-42
    4.1.3 基于平面与曲面求交的分舱方法  42-43
    4.1.4 有向分舱线的提出  43-47
  4.2 分舱模块设计  47-59
    4.2.1 关键类型设计  47-48
    4.2.2 船体型线的生成  48-51
    4.2.3 大隔舱的生成  51
    4.2.4 小隔舱的生成  51-54
    4.2.5 舱室属性设置及相关计算  54-56
    4.2.6 对自顶向下的模式的支持  56-57
    4.2.7 结构化的组织和管理  57-58
    4.2.8 舱室快速编辑  58-59
  4.3 分舱实例及舱容要素计算数据  59-61
  4.4 本章小结  61-62
5 船舶性能计算及模块设计  62-85
  5.1 船舶浮态计算方法  62-68
    5.1.1 浮性概述  62-64
    5.1.2 船舶重量重心计算  64-65
    5.1.3 排水量和浮心的计算方法  65-68
    5.1.4 船舶静水力参数计算  68
  5.2 船舶稳性计算方法  68-71
    5.2.1 船舶初稳性计算  68-71
    5.2.2 大倾角稳性  71
  5.3 总纵强度基本算法  71-73
    5.3.1 重量分布计算  72
    5.3.2 浮力分布曲线  72
    5.3.3 载荷曲线及静水剪力弯矩的计算  72
    5.3.4 波浪附加弯矩  72-73
    5.3.5 总纵强度计算  73
  5.4 浮态与纵倾调整方法  73-75
    5.4.1 船舶浮态要求  73-74
    5.4.2 浮态计算  74
    5.4.3 船舶纵倾调整方法  74-75
  5.5 模块设计及使用实例  75-84
    5.5.1 船舶浮态计算框架图  75-76
    5.5.2 船舶静稳曲线计算框架图  76-77
    5.5.3 总纵强度计算框架图  77
    5.5.4 系统设计及实例  77-84
  5.6 本章小结  84-85
结论及展望  85-86
  工作总结  85
  进一步展望  85-86
参考文献  86-90
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  90-91
致谢  91-92

基于AutoCAD的船舶快速分舱方法研究及系统实现

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