TRIBON船体生产设计应用Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模 船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块 通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon 系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节，主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。 平面建模模块 利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结果，通常曲面建模要先于平面建模。 曲面建模模块 利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲面(通常指外板)板架的生成。加放相应的工艺信息，建模完成后出分段外板展开图。 装配计划模块 需要细致的考虑分段建造方法，确定小组、中组和大组的划分，然后进行模拟装配，使各零件具有了装配代码，其过程实际上就是计算机模拟造船，在模拟的过程中能发现装配的问题和模型自身的问题，此时需及时的反馈到建模人员，做相应的修改。该模块提供了强大的出图功能，可以出组立作业图，该作业图以组立为单元，通过立体图和平面图，配以组立零件配套表，全面直观的反映了装置作业信息，像一本连环画一样，它是“傻瓜式造船”的一部分。 焊接计划模块 焊接计划模块是Tribon生产系统的一部分，利用Tribon平面、曲面建模模块生成的模型和装配计划生成的装配树，根据设定好的焊接配置文件，可以自动的检测出所有焊缝，从模型中读取对接焊缝的坡口信息，为角接焊缝设定焊脚高度，并可排定焊接顺序，最后生成焊接报表和焊接顺序报表，报表中的焊接信息为工时定额提供确切的数据。 生产信息界面 该模块信息量巨大，提供了强大的生产信息计算提取功能。分段模拟装置工作完成后，可在该界面完成以下工作:从模型中分离出零件并送人零件数据库;出零件表原始数据，通过自选开发的外挂程序对该数据进行整理，生成满足生产需要的零件表;出材料清单、型材加工图和套料表，进行型材套料生成切割数据，重量重心计算;生成样板数据和图纸，生成胎架数据和图纸等。
第6章 船舶运动控制系统建模应用 6.1 引 言 数学模型化(mathematical modelling)是用数学语言(微分方程式)描述实际过程动态特性的方法。在船舶运动控制领域，建立船舶运动数学模型大体上有两个目的：一个目的是建立船舶操纵模拟器(ship manoeuvring simulator)，为研究闭环系统性能提供一个基本的仿真平台；另一个目的是直接为设计船舶运动控制器服务。船舶运动数学模型主要可分为非线性数学模型和线性数学模型，前者用于船舶操纵模拟器设计和神经网络控制器、模糊控制器等非线性控制器的训练和优化，后者则用于简化的闭环性能仿真研究和线性控制器(PID, LQ, LQG, H ∞鲁棒控制器)的设计。 船舶的实际运动异常复杂，在一般情况下具有6个自由度。在附体坐标系内考察，这种运动包括跟随3个附体坐标轴的移动及围绕3个附体坐标轴的转动，前者以前进速度(surge velocity)u 、横漂速度(sway velocity)v 、起伏速度(heave velocity)w 表述，后者以艏摇角速度(yaw rate)r 、横摇角速度(rolling rate)p 及纵摇角速度(pitching rate)q 表述；在惯性坐标系内考察，船舶运动可以用它的3个空间位置000,,z y x (或3个空间运动速度 000,,z y x &&&)和3个姿态角即方位角(heading angle)ψ、横倾角(rolling angle)?、纵倾角 (pitching angle)θ (或3个角速度θ?ψ&&&,,)来描述，),,(θ?ψ称为欧拉角[4](见图6.1.1)。 显然T ],,[w v u 和T 000],,[z y x &&&以及T ],,[r q p 和T ],,[θ? ψ&&&之间有确定关系[4]。但这并不等于说，我们要把这6个自由度上的运动全部加以考虑。数学模型是实际系统的简化，如何简化就有很大学问。太复杂和精细的模型可能包含难于估计的参数，也不便于分析。过于简单的模型不能描述系统的重要性能。这就需要我们建模时在复杂和简单之间做合理的折中。对于船舶运动控制来说，建立一个复杂程度适宜、精度满足研究要求的数学模型是至关重要的。 图6.1.1的坐标定义如下：000Z Y X O -是惯性坐标系(大地参考坐标系)， 为起始 位置，0OX 指向正北，0OY 指向正东，0OZ 指向地心；o -xyz 是附体坐标系，为船首尾之间连线的中点，ox 沿船中线指向船首，oy 指向右舷，oz 指向地心；航向角ψ以正 北为零度，沿顺时针方向取0?～360?；舵角δ以右舵为正。对于大多数船舶运动及其控制问题而言，可以忽略起伏运动、纵摇运动及横摇运动，而只需讨论前进运动、横漂运动和艏摇运动，这样就简化成一种只有3个自由度的平面运动问题。图6.1.2给出图6.1.1经简化后的船舶平面运动变量描述。 船舶平面运动模型对于像航向保持、航迹跟踪、动力定位、自动避碰等问题，具有足够的精度；但在研究像舵阻摇、大舵角操纵等问题时，则必须考虑横摇运动。本章根据刚体动力学基本理论建立船舶平面运动基本方程，据此进一步导出状态空间型(线性和非线性)及传递函数型船舶运动数学模型，并考虑了操舵伺服系统的动态特性和风、浪、流干扰的处理方法。这些结果将作为设计各种船舶运动控制器的基础。计及横摇的四自由度船舶运动数学模型参见文献[5]。
船体建模技巧 周宇华 （江南造船（集团）有限责任公司开发研究部） 摘要船体结构是一个复杂的三维结构，在建模时如何作简化，如何应用MSC.Patran 提供的功能提高建模效率，本文将在这个方面作简单介绍。 1.船体结构的主要特征以及建模前的准备工作 船体结构一般说来是左右对称的，主要由船壳、各层甲板、横向和纵向舱壁、强框架、弱框架以及加强筋等结构组成。结构之间相交形成一个复杂的三维船体结构。对于不同的计算目的，对有限元网格的大小有不同的要求，如振动响应的计算，一般纵向取一个强框架间距的长度，横向取较小一个纵桁间距的长度，垂向应控制各层甲板的位置；如果进行强度计算分析，对全船模型可粗一点，对局部模型应根据求解要求适当细一点。因此在运用Patran建模前，首先根据工作任务确定网格大小，然后根据图纸确定主要构件的位置来预留有限元节点的位置，如各层甲板高度，强框架、横向和纵向舱壁位置，舱室前后左右端位置等信息要明确以减少返工，根据对称性可先建一半模型。 2.Patran 建模技巧 在船体建模过程中几何建模虽是划分网格的基础，但最终目的是划分有限元网格。以某船某一分段结构为例，模型如图1，图2所示。图2中几何信息过多，如使用直接建有限元模型的一些技巧将取到事半功倍的效果。以下介绍几何和有限元建模等的一些技巧。
技巧一 几何建模 船体外板是不规则曲面，输入型值点后，采用Create/Curve/Spline 功能生成外板轮廓线，再使用Create/Surface/Curve 方法生成船体曲面。甲板与船体外板相交的交线是曲线，可先创建甲板中心线，用Create/Curve/Project 功能把中心线向船体曲面投影，投影线即为交线，连接中心线与投影线即创建了甲板的几何模型。几何建模中投影法运用较多。 技巧二 有限元建模 Sweep/Element/Extrude 功能 船上甲板通常是前后端、中心线三边为直线，舷侧一边为曲线，甲板上有纵骨、横梁，甲板还与纵向舱壁相交，这些位置都必须预留节点。通常做法是定义硬点硬线后（见图2）让程序自动划分网格。在建模过程中，利用一维向二维拉升功能就可快速高效地完成建模。首先画甲板中线，再用Create/Mesh/Curve 功能，划分一维单元，然后利用Sweep/Element/Extrude 功能，定义拉升长度、间隔距离，如果等间距还可采用 Mesh Control 控制网格，网格在舷侧可适当拉长使节点穿过舷侧外板，用 Modify/Node/Project//Define Vector 功能使穿过舷侧外板的节点投影到外板上。这种方法大大节约了几何建模的时间，网格位置易于控制，网格质量好，例如图3所示。 图3 梁模型 在船体模型中加强筋通常定义为一维单元，船体上存在大量的加强筋，如能批量生成将节约很多时间。船上的加强筋特点是几乎都是二维单元的一边，因此利用Create/Element/Edit 中定义Bar 的Elem Edge 的方法，选择单元的一边来创建一维单元。通过框选的方法可提高效率。选择前首先要确定在主菜单下Preferences/Picking…//Entity Polygon Picking 选中Enclose entire entity 。
使用CATIA对船舶机舱进行三维设计 本文应用catia软件尝试设计机舱，展示了catia强大的设计功能。随着 ibm/dassault公司对其功能的不断完善，该软件一定能在船舶制造行业得到更广泛的应用。 1 引言 众所周知，CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA 在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面，贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活，设计手段丰富简捷，其在船舶机舱三维设计中运用的 基本功能可概括为以下6个方面： 1. 船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3. 舱室三维实体布置; 4. 二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5. 各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6. 电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台，无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时，用户可根据其具体的设计项目，分门别类地实时切换工作模式( 即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式 )，灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法，因而，用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源，同时，亦可构筑自己%26ldquo;个性化%26rdquo;工作模式，在其平台上设置各类工具条，选择合适的图标，补充相应的指令，从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入 船体结构是进行船舶舱室设计的基础，CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种 CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况，提供了与这些软件(如：TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口，为船舶制造业已有的CAD/CAM/CAE应用软件向其方便灵活地导入数据提供了非常便捷的工具。本文直接读取TRIBON造船集成软件中的*.dxf格式的结构数据，转化、生成在CATIA软件中的船体结构模型，如图一所示。
船体曲面建模流程及建议 曲面作为一条船的外壳，相对于其他船体构件，其具有以下特点： 一、跨度大：自船尾到船首，船底到舷顶。 二、涉及范围广：与平面建模、工艺、后处理密切相关。 三、对硬件及建模者要求高：由于曲面建模涉及到大量空间构件，其计算 方法与平面模型不同，计算量大得多，因此建议在硬件上对曲面建模 部分有所倾斜；同时曲面建模非常容易出错，要求建模者小心操作， 以减少问题的隐患。另一方面，由于大部分曲面构件都是全船性的， 为了便于协调，一条船从事曲面建模的人不宜过多，2人比较合适。 四、曲面建模要先行于其他小组的工作：由于平面板架上的cutouts及 notches要参照外板纵骨和板缝，工艺、后处理的大量数据也要从曲面 提取，因此曲面建模至少要先行2个月。在此期间把纵骨的轨迹及与 外板的夹角调好后，外板上的组合T型材完全可以用平面板架建成， 这样做有很大好处。 首先、若组合T型材作为平面板加处理，省掉把型材送到板材库这 一容易出错的过程，同时生产信息（如划线等）很容易得到，这样 既可减少后处理的工作难度，又可提高工作质量。 其次、若组合T型材作为平面板加处理，则曲面板架仅仅包括shell plates，出错的概率就大大减少，同时修改起来也很容易，可以随 时组成曲面板架。 再次、若组合T型材用平面板架建，对平面建模而言，就不会有剖 不出纵骨的问题，省去了曲面把纵骨激活而平面再刷新这一反反复 复过程。 但是，组合T型材用平面板架建也会带来新问题。 首先就是由于T型材已作为板架，目前的cutouts 标准需要添加用 于板材的形式，这部分工作未尝试过，有一定的难度。（如没能力 建议请TRIBON公司的人来做） 其次、由于组合T型材不再作为纵骨带在曲面板架上，则曲面板架 上相应的划线就没有了。（建议通过插入曲线的方法来弥补）
一、建立有限元模型 与ANSYS经典版相比，WORKBENCH的操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能化，更容易上手。但作为一个专注于有限元分析的软件，其日渐强大的建模模块(Geometry)对建立复杂的船体曲面仍显得力不从心。因此需要在其他建模软件(笔者使用了SolidWorks)中建立船体实体模型后导入WORKBENCH中，完成随后的建模和分析工作。 鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间，本文采用概念建模(Concept)的方法将船体板定义为无厚度的壳体(SurfaceBody)，将船体骨架定义为线体(Line Body)，壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元(Shell)和梁单元(Beam)。 1.导入实体模型 可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入WORKBENCH的ProjectSchematic(项目概图)窗口，如图1所示。还可双击启动Geometry模块后，在其File菜单中选择导入命令，导入后的模型如图2所示。 模型已冻结，分为船体和上层建筑两部分，船首指向X轴正向，船体上方指向Z轴正向。坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。 图2导入后的模型 2.生成舷墙 (1)在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch)，进入绘制草图模式。点击“TreeOutline”→“Sketching”，沿甲板边线位置绘制一条曲线。返回模型模式，点击“Sketching”→“Modeling”→“Extrude”，生成一个SurfaceBody。
(2)沿甲板将船体分开，点击 “Create”→“Slice”，在“DetailView”窗口“SliceType”选项中选择“SlicebySurface”项，“TargetFace”选择上一步生成的SurfaceBody，“Slice Targets”选项中选“SelectedBodies”，点选船体结构→“Apply”→“Generate”，原来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图3所示。 图3船体分为两部分 这时生成的SurfaceBody已完成历史使命，可将其抑制(Suppress)掉了。注意不是把拉伸操作Extrude1、而是生成的面SurfaceBody抑制掉。 (3)生成舷墙：选择(2)中生成的舷墙部分进行抽壳，点击“Thin”→“Surface”，在“DetailView”窗口“Selection Type”选项中，选择“FacetoKeep”项，保留舷墙部分，设置厚度为0，然后点选“生成”。 3.生成船体外表面 本文使用的船舶钢板厚度都是一样的，可将上层建筑与船体一起定义。倘若船体各处钢板厚度不同，计算过程中可分别定义各钢板的厚度。 (1)布尔并运算：点击“Create”→“Boolean”，在“DetailView”窗口Operation选项中选择Unite项，“Tool Bodies”选择上层建筑生成的船舱部分，然后点选“生成”。 (2)生成船体表面：选中(1)中生成的体，然后抽壳，保留全部外表面，厚度设置为0。抽壳后将在图4所示的蓝色区域内产生甲板大开口状，需要补上去。 (3)补全甲板：点击“Concept”→“Surfaces From Edges”，选中图4所示蓝色线条位置处的4条边，然后生成1个面。 图4抽壳后甲板位置有开口 4.在船体骨架位置处生成边 船体是一个板架结构，除了钢板之外还应该有骨架。有限元模型中骨架必须位于船体板上，以免计算时骨架与板分离造成计算结果错误。为了保证模型的骨架位于船体板上，需要在船体板上添加边(edges)，以便在边上生成骨材(LineBody)。
结构建模的主要内容 生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准” 结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。要注意左右不对称的构件建模。 1 PANEL名： 为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。 2 PANEL定位： ⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。 ① 主平面--- X |Y |Z ② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。即 水平面：原点-X-Y； 纵剖面：原点-X-Z； 横剖面：原点-Y-Z 。 ③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。 ⑵ PANEL 的局部坐标系UVW ① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。建模可视面向下看。 ② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。建模可视面向左舷看。 ③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。建模可视面向尾看。 ④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。建模可视面向W 轴的逆方向看。 ⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。 ⑶ DAT 数据类型。是对应视图中的线条类型。 DAT=191 轨道线，用于水密结构件。 DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。例如非水密的底纵桁、舱壁等。 DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。 3 边界： ⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。 ⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。边界的数量不超过12条。 ⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。 ⑷ 边界的数量不超过12条。在建模可视面中逆时针方向排列。 4 板缝： ⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。 对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。 ⑵ 坡口： ① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tribon船体生产设计应用 2006-9-29网友评论1条点击进入论坛 Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模 船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设 计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块
通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节， 主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信 息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。 平面建模模块 利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结 果，通常曲面建模要先于平面建模。 曲面建模模块 利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲
目录 一，培训的目的 目标：理解Tribon中板架的概念； 创建基本的板架； 添加板缝、板厚、角隅、穿越孔和开孔； 添加型材、面板和肘板 通过平面建模主要完成以下工作： –依据船体结构图，创建船体平面结构的三维模型，包括各类生产和工艺信息； –建立三维模型的同时，生成船体施工图； –施工图图面信息的标注和出图； –输出生产和加工信息，如型材加工草图、重量重心表、零件报表等 二，培训的内容 （第一章到第七章由戴舞真主讲2-3个小时，第八章到第十章由黄远安主讲1-2个小时）
三，实例讲解 HB10C分段的内底板的讲解 四，课外练习 每个人练习做一个双层底分段的内底板（从HB01C-HB06C分段）。内底板上要包含培训中的所有的内容。
培训的目标 目标：能够熟练的掌握TRIBON船体平面建模的一些常用的操作 培训的内容 船体平面建模Planar Hull Modeling 船体平面建模Planar Hull Modeling 1.1平面建模功能介绍 通过平面建模主要完成以下工作： 依据船体结构图，创建船体平面结构的三维模型，包括各类生产和工艺信息； 建立三维模型的同时，生成船体施工图； 施工图图面信息的标注和出图； 输出生产和加工信息，如型材加工草图、重量重心表、零件报表等。 1.2 平面建模的培训的目标 ?理解Tribon中板架的概念； ?创建基本的板架； ?添加板缝、板厚、角隅、穿越孔和开孔； ?添加型材、面板和肘板； ?复制、移动和删除板架 1.2.1 板架及分段的概念 ?Tribn典型船体结构数据库的结构如下图所示： 1.2.2 加工信息
?Tribon板架可以包含构件加工所需的全部信息，建模时添加构件的详细加工信息，在套料模块中可以得到所有的加工信息，生成所有零件的数控数据； ?建模时可以为板材边缘或型材端头添加余量，可以添加焊接收缩、压筋补偿、折边补偿量，定义焊接坡口等； ?注意：这些补偿信息实际上是不出现在屏幕上，在屏幕上，模型总是精确装配的，只有通过零件分离后，才可以检查加到板上的补偿量。零件分离后，板件到pldb、型材到profd b 1.3平面建模的操作 1.3.1对板架的操作 1.3.2开始定义一个新的板架
基于SolidWorks的船体仿真平台设计 虚拟海战场的三维船体建模与实时显示包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。本文利用VC作为开发工具，SQL Server作为舰船性能结构数据库管理软件，SoliOWorks作为图形API，通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施。 0 引言 SolidWorks采用与Windows系统全兼容的3D软件，它的三维设计功能强大，界面友好，能让使用者以简单的操作方式进行高效的产品设计。其提供的基于特征选型的参数化造型功能，更是为开发者提供了良好的开发环境。 1 系统的体系结构与模型属性 在进行船体建模时，三维模型和装配做好后，为了展示其功能或运动范围等，要进行仿真，虽然SolidWorks里有动画插件，但是只能做一般的直线运动，而对于实际试验操作中的具有复杂函数关系的运动就无法完成。针对这一问题，以军舰运动过程为例，利用Visual C++对SolidWorks进行二次开发，并引入LOD技术，使船体进行精确的仿真运动。并建立适合用户需要的SolidWorks船体仿真系统平台。 船体仿真平台开发内容可大致分为两部分：一是战场环境和实体的三维建模，二是实体模型的仿真驱动。需要解决的具体关键技术大致有：舰船三维模型的建立、海洋自然环境及战场特效的建模与实时显示、视景节点与分布式仿真系统通信接口的设计开发、视点切换设计等。 2 可视化建模方法 任何一个3D模型（即三维形体）都是由顶点、边、面3种图形元素构成的，而所有元素均以三维表示。三维形体在计算机内部的存储形式称为几何造型。在形式上，3D模型表示要包括几何数据和拓扑信息睡方面，而且两者是缺一不可的。将各种各样的数据转换为可视化工具可以处理的标准格式，这实际上是一个连续数据的离散化过程。对于连续数据的离散可以采用等值线的方法。等值线是由所有这样的点(xi，yi)定义，其中F(xi，yi)=Fi(Fi为一给定值)，将这些点按一定顺序连接组成了函数F(xi，yi)的值为Fi的等值线。本文采用https://www.doczj.com/doc/8210781793.html,网格序列法。网格序列法的基本思想是按网格单元的排列顺序，逐个处理每一个单元，寻找每一单元内相应的等值线段，处理完所有单元后，自然就生成了该网格中的等值线分布。对于一个船体物理模型，要将其转化为容易用计算机处理的数据，可以采用以下的步骤： 1)依照设计船的船型参数，通过母型船改造法，生成设计船的船型的型值。 2)根据船体型值点，用第2节的船体线框模型设计方法，创建船体线框模型。生成的船体边界曲线和三族剖面线必须光顺，否则用曲面覆盖时会产生缝隙。 3)创建曲面片边界网格，作为各个曲面片的边界。 4)按曲面片边界网格逐个计算曲面片的控制格，最后，得到整个船体曲面的控制网格。 5)利用检查曲面光顺性的工具：渲染、高斯曲率云图或等照度线，检查曲面的光顺性，交互修改或自动光顺船体曲面的控制网格，直至船体曲面光顺。 3D几何模型用SolidWorks函数库在WINDOWS环境中实现。为保持系统的灵活性和效率，图形用户界面用MFC方式实现。船体外形、总布置和结构信息直接录入数据库中。安全评估计算的结果保存在数据库中。船体建模仿真流程图如下：
船体曲面建模—型材 目 录 §3 船体型材建模 1 建立船体曲线定义型材轨迹线 --------------------- P.2 2 建立船体型材 Shell Profile --------------------- P.6 2.1型材数据参数说明 2.2关于型材安装的倾角 3 生成船体外板加强材零件 Shell Stiffener ----------- P.9 3.1型材分离 3.2加强材合并 3.3 型材和加强材的储存 4 添加船体加强材的生产信息------------------------ P.10 5 外板型材开孔 ------------------------------------ P.13 6 外板加强材开切口 -------------------------------- P.14 7 外板加强材开贯通孔 ------------------------------ P.15 8 外板型材上划线 --------------------------------- P.15 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §3 船体型材建模 船体外板型材的建模，首先必须定义型材安装的轨迹曲线，然后给出外板型材的共性参数，再通过分离成为外板加强材零件并输入必要的生产信息。 专用术语：Shell Profile ，是一个通称，暂且称为“外板型材“，它不能看作一个物理实体。要通过分离功能拆分成小的Shell Stiffener，称为“外板加强材”，是一个零件实体，可以是纵向的或横向的零件。因此，一个Shell Profile 可以包含多段轨迹曲线，分别定义不同的Stiffener 属性。也就是说一根Shell Stiffener 属于一段单独的轨迹曲线。 内部命名规则： ① Shell Profile 名： <顺序号><对称码> 其中<对称码>= P 是左舷或者跨中的加强材； S 是右舷加强材。 例如：JBL20-S2P 其中 S2P 是左舷第二段加强材；(-S2S 表示右舷的加强材)； ③ 当Shell Stiffener 添加到曲面PANEL 后系统自动换名。 <分段名> - <曲面PANEL 名> /<顺序号><对称码> 换名的环境变量设置：SBH_CPAN_RENAME_PARTS = NO 或缺省表示自动换名。 YES 不换名。 当零件分离到板库后是属于用户的零件名，根据零件名的设置，与此内部名无关。 1 建立船体曲线--- 定义型材轨迹线。 方法：型材的轨迹线在船体上是一条空间的船体曲线，所以它的创建方法与创建船体曲线的方法相似。 进入菜单 Curved / Model/ Shell Profile/ Create 有三个复选框页面： General 此页面无实际意义，请点击其他页面。