發(fā)布時(shí)間：2021-03-31 22:43

　　采用CAD技術(shù)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到不規(guī)則弧形造型影響,導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。為了解決該問題,提出一種通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面的方法,將該方法應(yīng)用在船舶仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化中。使用仿生思維分析船舶線造型設(shè)計(jì)目標(biāo),確定生物結(jié)構(gòu)形態(tài)。將計(jì)算量轉(zhuǎn)化為無因次形式,確定前體漂心縱向位置和后體漂心縱向位置,由此得到水線面半寬。沿著船體縱向各橫剖面圍成的弧形,構(gòu)建橫向剖面方程,得到新船線造型值。以某船為例進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證分析,由試驗(yàn)結(jié)果可知,該方法光順測量值能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為0.1%的測量值,且船舶首、尾、中的左右吃水一致,說明船舶仿生結(jié)構(gòu)具有一定穩(wěn)定性。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

船體弧形表面網(wǎng)格線Fig.1Gridlinesonthecurvedsurfaceofthehull

淙氳匠絳?中，以繪制傳統(tǒng)線地。根據(jù)船舶幾何形狀特征，可以確定出適合當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)船舶制造水平的形狀。用已知的統(tǒng)一繪圖方法，設(shè)計(jì)船舶主尺寸，得到等高線坐標(biāo)。使用NURBS表示船舶仿生結(jié)構(gòu)線條。按照船體型線，定義節(jié)點(diǎn)和邊界，再進(jìn)行弧形表面插值，設(shè)定邊界條件后得到節(jié)點(diǎn)矢量和網(wǎng)格點(diǎn)。船體弧形表面網(wǎng)格線如圖1所示。圖1船體弧形表面網(wǎng)格線Fig.1Gridlinesonthecurvedsurfaceofthehull船體左側(cè)結(jié)構(gòu)存在許多凹凸點(diǎn)，右側(cè)結(jié)構(gòu)較平滑，在船舶仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化中應(yīng)用線造型光順測量值如圖2所示。圖2光順測量值Fig.2Smoothnessmeasurement光順測量值接近度標(biāo)準(zhǔn)為0.1%，由圖2可以看出，隨著迭代次數(shù)增加，光順測量值逐漸接近標(biāo)準(zhǔn)值，由最初的0.4%降到0.1%，說明船體弧形表面凹凸點(diǎn)逐漸消失，與右側(cè)結(jié)構(gòu)平滑表面基本相似。為進(jìn)一步驗(yàn)證線造型設(shè)計(jì)給船舶仿生結(jié)構(gòu)帶來的穩(wěn)定性，需將CAD技術(shù)與通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法下設(shè)計(jì)的船舶漂浮狀態(tài)進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖3所示。當(dāng)船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情況，說明船舶漂浮狀態(tài)良好，而使用通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法正是處于這種狀態(tài)，而CAD技術(shù)船舶首、尾、中的左右吃水存在一定誤差，船舶運(yùn)行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因此，通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法優(yōu)化的船舶仿生結(jié)構(gòu)是具有一定穩(wěn)定性的。圖3兩種技術(shù)船舶吃水情況對比分析Fig.3Comparisonanalysisofdraughtsofshipswithtwotechnologies4結(jié)語對船舶仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，在分析仿生設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)其內(nèi)容與特征，明確設(shè)計(jì)要素。分析船舶仿生結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則，體現(xiàn)了仿生設(shè)計(jì)在船舶仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性。在船

偽礱姘紀(jì)?點(diǎn)逐漸消失，與右側(cè)結(jié)構(gòu)平滑表面基本相似。為進(jìn)一步驗(yàn)證線造型設(shè)計(jì)給船舶仿生結(jié)構(gòu)帶來的穩(wěn)定性，需將CAD技術(shù)與通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法下設(shè)計(jì)的船舶漂浮狀態(tài)進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖3所示。當(dāng)船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情況，說明船舶漂浮狀態(tài)良好，而使用通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法正是處于這種狀態(tài)，而CAD技術(shù)船舶首、尾、中的左右吃水存在一定誤差，船舶運(yùn)行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因此，通過控制頂點(diǎn)網(wǎng)格來控制弧形表面方法優(yōu)化的船舶仿生結(jié)構(gòu)是具有一定穩(wěn)定性的。圖3兩種技術(shù)船舶吃水情況對比分析Fig.3Comparisonanalysisofdraughtsofshipswithtwotechnologies4結(jié)語對船舶仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，在分析仿生設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)其內(nèi)容與特征，明確設(shè)計(jì)要素。分析船舶仿生結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則，體現(xiàn)了仿生設(shè)計(jì)在船舶仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性。在船舶仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，通過控制頂點(diǎn)多邊形來確定弧形表面，以求獲得船舶仿生形態(tài)，通過形態(tài)的關(guān)聯(lián)，對船舶仿生形態(tài)特征進(jìn)行多樣化表征。試驗(yàn)表明，該方法在艦船設(shè)計(jì)中具有一定實(shí)用性。這種方法雖然比較簡單，易于編程實(shí)現(xiàn)，但卻不能進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算，這是其缺點(diǎn)，在后續(xù)的研究中，將重點(diǎn)關(guān)注。參考文獻(xiàn)：何儒.基于IGC2016的支線LNG船破艙穩(wěn)性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].船舶工程,2018,40(3):5–8.[1]龍周,陳松坤,王德禹.基于SMOTE算法的船舶結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2019,53(1):26–34.[2]李玉龍,劉萍,臧勇,等.漸開線轉(zhuǎn)子密封用寬頂?shù)男途�構(gòu)造研究[J].機(jī)械傳動,2019,43(7):172–176.[3]·18·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷


本文編號：3112202