船体结构三维建模2017

船舶外舾装三维建模及应用
船舶外舾装三维建模是指利用CAD或其他相关软件，将船舶外部结构物理模型转换为
数字化模型并渲染成三维图形，用于分析、优化和设计船舶的外部结构。

船舶外舾装三维建模有着重要的应用价值。

一方面，它可以大大提高船舶外部结构的
设计效率和质量，另一方面，它还可以为安全性分析和模拟、航速和缆绳分析等科研和实
际应用提供重要的前提条件和工具支持。

船舶外舾装三维建模通常需要考虑以下几个方面：
首先是建立船舶的数字化模型，需要根据船舶设计图纸中的外形尺寸和结构参数进行
测量和拟合。

对于复杂的船舶结构，可能需要使用扫描技术获取数值化图像信息，并进行
后期处理和配合。

其次是进行三维建模，将测量和拟合所得的数据转换为数字化三维模型，并进行材料
和质量等物理特性的设置。

三维建模的过程相对比较复杂，需要确保数字化模型的可靠性
和逼真度，并保证其与实际船舶结构保持一致的准确度。

最后是进行分析和评估，可以利用船舶外舾装三维建模来进行安全性评估、航速优化、缆绳分析、碰撞模拟等一系列应用。

通常需要进行模拟和实验验证，以确保建模过程的可
靠性和准确性。

以上三个方面是船舶外舾装三维建模的主要内容，通过正确的建模和分析，可以为航
运安全和效率提供关键性的支持，同时也为船舶设计和维护提供了重要的工作基础和实践
手段。

探析船体结构的三维设计摘要：三维设计作为船舶船体结构的主要设计方式，其主要利用各种现代信息软件技术，对船体结构进行三维立体虚拟建模，并综合设计内部各个焊接与装配环节，进而提升船舶结构建造质量。

基于此，本文简单分析船体结构三维设计实施流程，并深入探讨船体结构三维设计要点，以供参考。

关键词：船体结构；三维设计；建模；焊接引言：随着现代CAM与CAD等现代技术的不断升级和更新，三维设计模式被广泛应用于现代船舶结构设计当中，使得船舶建造真正步入数字化生产时代。

因此，设计人员应全面分析现代各种三维技术软件功能和特性，选择最适合我国船舶结构建造三维技术进行结构设计，进而促进我国船舶行业长期稳定发展。

1.船体结构三维设计实施1.1软件选择及基础参数配置1.1.1软件选择合理布设软件设施与硬件设施是船体设计的关键所在，在采用三维设计方式实施船体结构设计方面，当前世界各国所运用的三维技术和设计软件各有所异。

如西班牙则主要采用FORAN软件来实施船体设计，挪威主要采用AUTOKON软件来实施船体设计，日本主要采用HICAS软件来实施船体设计，而瑞典则主要采用TRIBON软件来实施船体设计。

以上几种均为目前船体三维设计中主流设计软件，其功能和应用方式各有所长。

而我国在船体设计方面则与他国不同，目前主要采用设计软件包括TRIBON软件、CATIA软件、EFSHD软件及CAD软件等，其中专业性最强的便是CATIA其次为EFSHD，以上两项软件对于相关人员技能水平有着极高的要求，而相比之下CAD软件操作则对技术要求相对较低。

基于我国目前船舶发展现状和基本结构，使用频率最多的便是原产于瑞典的TRIBON设计软件。

该设计软件引入我国时间较早，设计工艺已处于成熟阶段。

因此，下文将主要针对此款设计软件的船体结构三维设计应用进行重点阐述。

1.1.2基础参数配置当确定船体结构设计软件后，应在软件内部配置相应的船体参数数据和相关文件，构建基础软件设计标准，而其中最为重要配置部分便是船型参数配置。

船体舱段三维有限元模型参数化建模方法研究林慰;赵成璧【摘要】提出三维船体舱段有限元参数化建模的设计方法,将船体舱段的有限元网格归类为纵向网格和横向网格,并分别提出相应的算法以实现这两种网格的自动生成.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2008(037)001【总页数】4页(P6-9)【关键词】参数化建模方法;非结构化网格;铺设算法【作者】林慰;赵成璧【作者单位】华南理工大学,交通学院,广州,510641;华南理工大学,交通学院,广州,510641【正文语种】中文【中图分类】U662.9现阶段船体结构强度的直接计算一般运用通用有限元软件。

其中，有限元模型的建模主要是由手工建模完成，这种建模方法的效率及重复利用率较低，直接应用通用有限元软件建模需要较高的有限元应用技巧且较费时，拉长了分析周期。

这种建模方式不能满足现实船舶设计建造的要求，也不具备处理突发事件的能力。

因此，提出参数化建模的方法，所谓参数化建模，也即自动化建模，是指由用户在界面上输入必要的参数，程序根据这些参数进行分析和计算，最终完成模型创建作为输出。

整个建模的主要过程由程序完成，期间只需少量的用户操作。

用参数化建模的方法来实现船体有限元模型的自动建模，能显著地缩短船体结构有限元分析的周期，提高效率。

在船体结构参数化建模的探索中，国内外的许多船舶工作者都为之作出了不懈的努力[1-4]。

在综合前人研究的基础上，笔者提出了一个参数化建模研究的思路。

1 研究思路用PCL语言编写程序代码，并导入MSC.Patran中，同时充分利用MSC.Patran 的功能，最终实现三维船体舱段的有限元自动建模。

其中，难点与关键技术在于有限元模型自动生成方法的设计，即由程序自动生成高质量的有限元网格的方法。

船体舱段结构是由杆、梁、板、壳等构件组成的弹性体，是一个大型空间薄壁板梁组合结构。

根据船体舱段结构的特点，可以预先对其有限元模型的网格进行规划。

首先，从单元类型上讲，船体舱段有限元模型所用的单元主要是一维单元和二维单元。

船舶结构三维建模技术研究摘要：传统的船舶工业由于技术简单、工作环境差、劳动力密集，一度被认为是夕阳产业，并且整个造船行业较低迷，因此减少造船成本对提高我国造船行业的竞争力具有很强的现实意义。

随着计算机辅助三维建模软件的发展，快速化和智能化的实现船体结构设计具有重大而现实的意义，可以提高船舶设计效率，加快造船进度，增强船舶工业整体竞争力。

关键词：三维建模技术；船舶结构；研究探讨随着计算机辅助软件的快速发展，在船舶设计、建造领域已经广泛使用三维软件进行船舶的设计建造。

传统的二维设计渐渐被现在的三维设计所取代，成为船舶设计中的一种便捷高效的新方法。

三维设计具有很多优点是传统的二维设计所无法比拟的：能够预估船舶分段的各种类型的钢材使用量，能够预估分段的焊缝长度以及焊条使用量，能够进行分段或者局部的结构强度计算，能够用于船舶任意肋位总纵强度的校核，能够用于船上设备的虚拟装配，用于检查设备之间的干涉问题，也能够用于Unity引擎下的舱室漫游，等等。

其中，三维设计最大的优点是可以直观的呈现产品，并且可以展现出设计者设计产品的思路，又可以非常方便的发现修改其中的不足之处。

最新的船舶三维建模技术涵盖了船舶设计、分析和计算等方面，基于船舶设计、建造和生产管理一体化的思想，逐渐开发出了许多造船集成系统，极大的缩短了船舶设计和生产的周期，提高了造船质量，促进科学管理的形成，推动了造船自动化进程。

1 船体结构三维建模系统应具备的功能船体结构三维建模系统的开发是一个探索、研发、测试和应用的过程，应该与实际应用紧密结合，结构建模系统应该具备以下一些功能：（1）船体总体结构模型的生成，包括外壳板、甲板、内底板、横舱壁、纵舱壁、肋板、内龙骨等各种与船体曲面相关的大表面模型的生成，即船体顶层结构的生成，能够方便的调用曲面建模的结果；（2）具有参数化生成典型结构的功能，如双层底、舷侧分段的参数化生成；（3）具有工程数据库，建有标准零件库、典型结构库，用于存储大量标准件、典型结构，能够有效管理；（4）能够进行各种特征孔类建模，如各种基本开孔、货舱开口和各种贯穿孔等各种节点的定义和建模；（5）能够利用三维模型自动生成各种工程图输出；（6）能够完成理论布置线和各种型材的设计和表达，如纵骨、横梁、扶强材等型材；（7）方便的用户界面，可进行各种结构建模的交互与修改；（8）能够进行关联定义，使所有的结构件定义都具有拓扑关联，完成定义后，当用户修改其中某一结构数据，相关结构自动刷新或自适应更改；（9）船体结构重量重心计算及材料表自动生成；（10）具有与其它交换数据的接口。

基于AutoCAD船体结构三维实体建模基础（上机指导）---集美大学轮机工程学院船体结构与制图一、3D实体建模基本设置：（设置图形界限：格式>图形界限>（6000，5000），Z回车，A回车）1、设置绘图窗口背景颜色：工具>选项>显示>白色>应用并关闭。

2、设置对象捕捉标记颜色：工具>选项>草图>绿色。

3、随层赋予实体颜色：格式>图层>新建>图层0（9号色）、图层1（绿色）等>当前>确定。

4、调出实用工具条（图标菜单）：视图>工具栏>（视图、UCS、UCS II、实体、实体编辑、着色、三维动态观察器；工作空间（2007以上版））。

二、进入3D实体建模工作空间：（以下使用下拉菜单提示，对应工具条（图标菜单）的使用方法从略）1、屏幕3D空间显示：视图>三维视图>西南等轴测等。

2、用户坐标系UCS使用：1）移动UCS到新原点：工具>新建UCS>原点；2）使当前UCS绕其任意一轴旋转：工具>新建UCS>X（或Y、Z）；3）轴旋转法则：右手握轴，拇指轴正向，其余四指表示绕轴旋转正向。

3、实体着色：视图>着色>体着色（或带边框体着色）。

4、变换对实体观察的视角：视图>三维动态观察器。

5、实体特性查询（当前UCS下的质量、质心、惯性矩等）：工具>查询>质量特性。

6、在模型空间中设置多视窗：视图>视口>二个视口（或四个视口等）。

（意义：各视口有不同的UCS；可同时从不同的视角构建、编辑、观察实体；三视图加轴测图同屏显示。

）三、3D实体建模基本命令：（以下使用下拉菜单提示，对应工具条（图标菜单）的使用方法从略）1、绘制空间点、空间直线、空间样条曲线：绘图>点>单点；绘图>直线；绘图>样条曲线。

（注：1）输入指定点的3个坐标或指定线段的端点坐标时，可采用绝对坐标或相对坐标形式输入；2）可采用直接距离法输入线段长。

船舶CAD/CAM教学大纲课程名称：船舶CAD/CAM 适用专业：船舶工程技术开设学期：4、5学期学时数：98 实训：4周一、教学目的和教学任务本门课程是船舶工程技术专业的专业核心课程，采用项目教学法，教、学、做一体化，以做为主，学生通过运用相关软件进行船舶CAD绘图，船体结构三维建模，船体型线交互三向光顺，船体排板、外板展开，生成样板、样箱、胎架、外板展开图、肋骨线型图，生成结构线、结构零件，进行套料和材料管理，建立生产用表等教学项目训练，培养船舶制造行业高技能人才从业必备的数字化造船专业技能，理解和掌握相关专业技术理论知识，达到船舶CAD高级操作员水平。

本课程教学目的是培养学生运用造船软件进行船体绘图、放样、数控加工、材料管理的专业能力和会学习等方法能力及团队协作等社会能力。

1、方法能力目的1）培养学生学习能力。

2）培养学生必要的政治素质和法律意识。

3）培养学生必备的人文素养和健康身心。

4）培养学生良好的职业道德。

2、社会能力目的1）培养学生的沟通能力、团队协作精神。

2）培养学生分析问题、解决问题的能力‘3）培养学生勇于创新、乐业敬业的工作作风。

4）培养学生的质量意识、安全意识和环境保护意识。

5）培养学生的交际、沟通能力。

6）培养学生初步的管理能力和信息处理能力。

3、专业能力目的1）能够熟练运用相关软件进行船舶CAD绘图，绘制横剖面结构图、基本结构图、分段结构图、部件图、零件图、零件明细表；2）能够运用相关软件进行船体结构三维建模,利用三维模型生成零件明细表、三向视图；3）能够熟练运用相关软件进行船体型线交互三向光顺，生成光顺后的型线和肋骨型线样条；4）能够熟练运用相关软件进行船体排板、外板展开，生成样板、样箱、胎架、外板展开图、肋骨线型图，在船体钢料成型加工中使用样板、样箱检验加工工件，在分段装配中使用胎架数据进行装配；5）生成结构线、结构零件，进行套料和材料管理，生成材料明细表和生产管理用表；6）生成数控切割文件，在数控切割机上进行模拟和真实切割。

船舶外舾装三维建模及应用船舶外部结构包括舰艇的船体、桅杆、桥塔、散热器和其他附属设备等。

为了帮助船舶工程师和设计师更好地理解船舶的外部构造，3D建模技术被广泛应用于船舶外部结构的设计中。

船舶外舾装三维建模的基本原理是根据船舶的规划图纸进行建模，将舰船的尺寸、形状、外部设计、材料等参数精确地体现在三维建模软件中。

使用3D建模技术建立了可视化的船体模型，可以精确预测船体的表面质量、外观、性能和行为，并提供所需的船体设计数据。

船舶外舾装三维建模技术是一项复杂而精密的工艺，需要船舶设计师和工程师精通用于船舶外部结构建模的软件工具。

其中，船舶外舾装建模涉及到多个方面的船体参数，如长宽高等外部尺寸参数、船载物的分布、方向向量、质量、力学性质、材料属性等。

使用3D建模技术进行船舶外部结构设计具有以下优势：1. 可以精准演示船体的外观、形状、大小、颜色等特征，让船舶工程师更加直观地了解船舶的外部结构、布局和设计。

2. 可以帮助船舶设计人员预测不同环境下船舶的运动和行为，并调整船体设计参数以符合不同的使用需求。

3. 可以考虑复杂的建筑和机械设计要求，例如桅杆和桥塔设计等。

4. 可以通过大量的测试和模拟数据来评估船舶的性能和行为，避免出现不必要的安全风险。

5. 可以大幅减少原型机建设成本，并在实际建设之前预测模型的重心和容积等有用参数。

在实际船舶建造的过程中，三维建模技术的应用是非常必要的。

船舶式样和设计参数的决定往往需要大量的实验和模拟测试。

在船舶建造的初期阶段，使用三维建模技术可以大幅减少建设成本和时间，并确保设计的质量和正确性。

同时，3D建模技术还能够为船舶工程师和设计师提供更加直观的工作平台和交流桥梁，从而进一步提升工作的效率和准确性。

总之，船舶外舾装三维建模技术的应用为船舶工程师和设计师提供了一种更为准确、直观的船舶外部结构设计方法。

使用3D建模技术，船舶工程师可以更加方便地预测船舶的运动性能和行为，进一步提高船舶设计的质量，并为后续的建造工作提供重要的技术支持和数据来源。

船体结构产品模型建模方法研究摘要介绍了在面向对象的编程环境下，以Solidworks作为软件平台，通过二次开发完成三维船体结构产品模型建模的思路和主要方法。

在建立船用零件库的基础上，以船体分段结构建模为例，通过调用Solidworks API编程接口提供的Solidworks对象模型，实现船体结构的参数化建模，动态修改和工程数据库的管理，从而在计算机中建立了一个集设计、制造信息于一体的面向船舶产品生命全周期的船体结构数据产品模型。

关键词：船舶虚拟设计、数据产品模型、Solidworks API、船体结构中文分类号：TP391.7，U662.90 前言船舶的虚拟设计是一种以虚拟现实技术为基础，以船舶产品为对象的先进设计技术。

它将船舶产品开发全过程数字化，在计算机中实现产品的设计、分析、加工等过程，利用三维实体设计技术，及时发现并更改设计中的问题，同时可实现对船舶产品模型中的信息和数据的集成及动态管理。

对提高船舶设计质量，降低船舶建造费用，缩短船舶建造周期，以及实现数字化造船均有实际意义。

Solidworks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，该软件对VB、VC、Delphi以及任何其它支持OLE和COM的编程语言提供Solidwors API函数，可以方便使用者针对各行业的产品，二次开发出适合本行业的虚拟设计系统。

本文基于Solidworks平台，以VB 6.0作为开发工具实现了对船体结构产品模型的建模，文中着重讨论了船体结构产品模型的开发思想和应具有的主要功能，开发数据产品模型的方法及其中的关键技术。

1．船体结构产品模型的主要功能在进行船体结构设计时，对船体结构产品模型的功能设想如图1所示。

根据构建的船用零件库，通过交互设计方式可实现船体曲面建模、船舶分段划分、结构构件建模、模型动态修改等功能，还应能够对建立的船体结构产品模型进行相应的数据集成和管理，如对构件和分段等进行查询、重量重心计算和生成材料明细表（BOM表）等。

一种基于CATIA二次开发的船体外形建模方法刘勇杰;胡勇;郑绍春【摘要】为了快速得到船体三维外形,以某11 000 DWT散货船为例,运用CATIA 二次开发技术,简化重复性建模工作,精简建模操作流程,较快得到比较理想的船体三维外形.详细介绍船体外形型值点、外形样条曲线和外表面的创建方法.%In order to get the hull form rapidly, the secondary development technology based on CATIA was used to avoid a large quantity of repetitive modeling work and simplify modeling steps.Taking a 11 000 DWT bulk carrier as an example, the methods of creating the offset points, splines and outer surface of the hull form in the proposed method were introduced in detail.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】5页(P77-81)【关键词】船体外形;CATIA;二次开发;VBA;Excel【作者】刘勇杰;胡勇;郑绍春【作者单位】武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉 430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U662在实际建模过程中，往往要进行许多重复性的操作，这在船体三维外形设计中也不例外。

而且，船体外形在总体设计阶段需要经常修改[1]，这为传统建模方法增加了很大工作量和难度。

船体建模技巧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。

船舶外舾装三维建模及应用1. 引言1.1 研究背景船舶外舾装三维建模是船舶设计和维护领域中一个重要的技术工具，随着信息技术和数字化技术的快速发展，船舶外舾装三维建模技术也在不断完善和深化。

在过去，船舶设计和维护主要依靠传统的手绘和二维设计方案，这种方式存在着效率低、精度不高以及沟通困难等问题，无法满足现代船舶设计和维护的要求。

开发船舶外舾装三维建模技术成为当前船舶设计和维护领域的迫切需求。

随着船舶规模的不断增大和复杂度的提高，传统设计方法已经难以胜任大型船舶的设计任务。

借助船舶外舾装三维建模技术，设计师可以更加直观地呈现船舶的各个构造部分，准确地进行设计分析和效果展示。

在船舶维护领域，船舶外舾装三维建模技术也起到了重要作用，可以帮助维护人员更快速地定位问题点，并确保维护工作的高效进行。

研究船舶外舾装三维建模技术对提高船舶设计和维护的效率和质量具有重要意义。

1.2 研究目的本研究的目的是深入探讨船舶外舾装三维建模技术在船舶设计、维护和改进设计中的应用，分析其对船舶行业的促进作用。

通过系统地总结和提炼相关理论知识，并结合实际案例分析，进一步探讨船舶外舾装三维建模技术的发展现状和趋势，为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴。

本研究旨在探讨船舶外舾装三维建模技术对船舶设计与维护的经济效益和环保效益，为行业的可持续发展提供理论支撑和实践指导。

通过深入研究船舶外舾装三维建模技术的应用价值和前景，为船舶设计、制造和运营提供更加科学和高效的技术支撑，推动船舶行业向数字化、智能化和绿色化方向发展。

1.3 研究意义船舶外舾装三维建模的研究意义在于提高船舶设计、建造和维护的效率和质量。

通过运用先进的三维建模技术，可以更准确地模拟船舶外舾装的结构和性能，帮助设计师更好地进行设计和评估。

船舶外舾装三维建模还能够提高船舶维护的效率，减少维护成本，延长船舶的使用寿命。

在船舶改进设计方面，三维建模技术可以快速验证新设计的可行性，帮助提升船舶的性能和安全性。