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CATIA环境下船舶机舱虚拟环境的构建

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第29卷　第5期2007年5月武　汉　理　工　大　学　学　报

JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.29　No.5

　May2007

CATIA环境下船舶机舱虚拟环境的构建巫　影,胡大斌,刘金林(武汉海军工程大学船舶动力学院,武汉430033)

摘　要:　在CATIA环境下,探讨了基于虚拟样机的船舶主动力装置机械领域仿真及其实现方法,完成了主动力装置部件三维实体建模。用视景生成、三维建模及纹理映射基础理论,实现了CATIA环境下基于虚拟样机的船舶主动力装置机械领域仿真。主要包括:部件建模、纹理贴图及材质处理、虚拟环境的构建,并以实船的动力装置设计为实进行了验证,构建了机舱虚拟环境。关键词:　机舱虚拟环境;　纹理贴图及材质;　CATIA

中图分类号:　U664.81文献标志码:　A文章编号:167124431(2007)0520101203

BuildingtheVirtualEnvironmentoftheEngineRoomUsingCATIAWUYing,HUDa2bin,LIUJin2lin(SchoolofNavalArchitectureandPower,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)

Abstract:

Themechanicalfieldsimulationoftheshippowerplantincludingthesimulationbasedonthevirtualprototyping

ofshippowerplantinthemechanicalfieldinCATIAenvironmentwasstudied.Thebasictheoryofthebuildingofthevirtualenvironment,3Dmodelandthetexturewereintroduced.Furthermore,thesimulationbasedonthevirtualprototypingoftheshippowerplantinthemechanicalfieldunderCATIAenvironmentwasparticularlystudied,whichincludedpartbuilding,tex2tureandmaterialtreatment,thebuildingofthevirtualenvironment,engineroomrambleandcollisiondetection,virtualassem2blysimulationandkinematicssimulationbasedonvirtualprototyping.Andtheresultswereverifiedthroughthedesignofawa2terjetpropulsionplant.Thevirtualenvironmentoftheengineroomwasbuilt.Keywords:　engineroomvirtualenvironment;　textureandmaterialtreatment;　CATIA

收稿日期:2006211212.

基金项目:军队基金项目(514040303333331012).

作者简介:巫　影(19602),女,博士,副教授.E2mail:luckywuying@yahoo.com.cn

CATIA是全新一代的CAD/CAE/CAM软件[1],可用来针对具体系统建立一个数字化整体开发过程的工作环境。在这个环境中,可以对整个开发过程包括概念设计、详细设计、过程分析、成品定义等等整个生命周期中的各环节进行系统结构设计。为构建基于协同虚拟样机[2]的高水平船舶主动力装置多领域协同仿真平台,完成了机械领域方面的工作:在CATIA环境下,探讨了船舶主动力装置机械领域仿真及其实现方法,用视景生成、三维建模及纹理映射基础理论,实现了CATIA环境下的主动力装置部件三维实体建模和船舶主动力装置机械领域仿真。

1　视景生成、三维建模及纹理映射技术基础在虚拟环境中,用户感知的主要是视景图像,它是计算机根据环境的需要,利用给定的条件和模型,在对图像数据和图形数据计算后生成的[3],其生成过程如图1所示。

由图1可知,视景图像的生成首先取决于生成条件与模型。用数学方法建立所需三维场景的几何描述,即完成三维模型构建后,再通过场景的透视变换将三维几何描述转换为二维视图,并确定场景中的所有可见面,然后通过光照与材质模型对所有可见面着色,最终生成具有真实感的图像。1.1　三维建模基础知识所谓三维模型就是用三维图形来定义场景的系统模型。为了给用户创建一个能使他感到身临其境和沉浸其中的环境,虚拟现实系统必须能根据需要逼真地显示出客观世界中的一切对象[4]。建立模型即创立和管理一个系统的表示。这个系统既可以是单个对象也可以是对象集合,它的一种表示称为系统的一个模型。系统可以用图形或者符号定义,也可以完全是描述性的定义。建模首先要实现的就是对系统的定义,虚拟场景一般是一个复杂的对象系统,对它的描述必须包括场景中的所有对象。不只是要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似,而且要求它们在形态、光照、质感等方面都要十分逼真。三维建模包括几何建模、运动建模、物理建模、对象行为建模等。系统虚拟环境的构建主要采取几何建模的方式。对象的几何建模是生成高质量视景图像的先决条件,

它是用来描述对象内部固有的几何性质的抽象模型。一个对象由一个或多个基元构成,对象的几何模型所表示的内容包括:对象中基元的轮廓和形状,以及反映基本表面特点的属性,如颜色;基元间的连接性。即基元结构或对象的拓扑特性。连接性的描述可以用矩阵、树、网络等;应用中要求的数值和说明信息。这些信息不一定是与几何形状有关的,例如基元的名称、基元的物理特性等等。1.2　纹理映射技术基础在用计算机制作模拟自然的三维景物时,为了使生成的物体图形具有真实感,采用了许多算法进行消隐处理、产生明暗效应,建立颜色模型,光照模型和光线跟踪等图形生成技术。为了能用计算机模拟物体各种表面细节,纹理映射就成为真实感图形生成必不可少的方法。纹理映射(TextureMapping)是一种将二维图像映射到一个几何形状上来产生特殊效果或真实感的一种技术,并不是实际的几何模型。纹理映射过程是先在一个二维空间(又称纹理空间)中制作纹理图案,然后确定三维空间中物体表面的点与纹理空间中点的映射关系,按一定的算法将纹理空间的纹理图案映射到三维物体上。由于纹理图案是预先在二维纹理空间中制作,纹理映射主要解决映射关系的确定和纹理的反走样处理,这样就可以以较少的时间和空间代价,取得图形的高度真实感效果。

2　纹理贴图及材质处理 在计算机图形学中,不定型物体的模拟是一个十分活跃、难度很大的研究领域,常用的方法是通过分形、粒子、布尔等算法构造大量三维体组合而成,而这种建模方法在逼真度提高的同时是以大量系统资源的耗费为条件的。应用纹理贴图技术,一方面是由于在虚拟机舱场景中有大量不规则物体需要模拟,如机舱内部的大量规模较小的实体。在虚拟场景模拟中,采用纹理映射技术可以较好地模拟这类物体,同时实现逼真度和运行速度的平衡。另一方面,对于复杂实体模型,采用纹理映射可以模拟出丰富的细节,简化模型的构造过程,降低实体模型的复杂度,同时还可以赋予模型鲜明的色彩、贴图特征等。纹理的意义可以简单归纳为:用图像来替代实体模型中的可模拟或不可模拟的细节,提高模拟逼真度和显示速度。 为了得到真实的显示效果,还可以调整粗糙度和反射等效果。图2显示的是调整粗糙度、漫反射等情况。

3　机舱虚拟环境的构建1)对机舱内主体部件柴油机、发电机、电动机等主体部件进行高精度建模

[5]。2)对非主体部件如燃油

柜、变压器等进行简单建模(满足外形尺寸要求)。3)利用CATIA的装配功能实现对各部件进行布置。4)对各部件进行材质处理。5)将获取的机舱照片进行处理,并用于部件表面贴图以增强真实感。得到的虚拟机舱如图3及图4所示。

201 武　汉　理　工　大　学　学　报 2007年5月4　结　语在CATIA环境下,构建了船舶机舱虚拟环境。从效果图中可看出,所虚拟机舱具有较高的逼真度,为后期的机舱漫游、协同仿真奠定了基础。

参考文献[1]　宁贵欣.CATIAV5工业造型设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]　赵　雯.协同虚拟样机环境体系结构研究[J].系统仿真学报,2001,22(6):61264.[3]　EarnshawRA.VirtualRealitySystem[M].London:AcademicPr,1993.[4]　黄心渊.虚拟现实技术与应用[M].北京:科学出版社,1999.[5]　王长波.基于OpenGL的船舶视景建模系统的开发[J].武汉理工大学学报,2002,24(3):64267.

(上接第100页)定问题,它的临界荷载近似地代表第2类稳定问题的上限,所以无论在理论分析中还是在工程应用上都占有重要的地位。浏阳河大桥稳定计算采用线性稳定的计算方法,计算中充分考虑最不利荷载情况。从浏阳河大桥稳定计算结果表(表2)看出各种最不利线性稳定系数较高,满足要求。表2　浏阳河大桥稳定计算结果编号阶段施工及荷载情况稳定系数(一阶)失稳破坏形式1施工单拱合拢(横撑未安装)12横向失稳2施工两拱合拢横撑安装20扭转失稳4成桥不计车荷载9横向失稳5成桥车荷载正载7横向失稳6成桥车荷载偏载6横向失稳7成桥车荷载最大扭转6横向失稳

5　结　语长沙火星大道浏阳河大桥通过较为严格的计算分析,通过静力分析、细部结构应力分析和动力分析等为该桥的成功建设提供科学保证,同时为类似桥梁的结构设计分析提供参考。

参考文献[1]　中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范(JTGD60—2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.[2]　范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

301第29卷　第5期 巫　影,等:CATIA环境下船舶机舱虚拟环境的构建

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CATIA二次开发在船舶型线出图中的应用

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第４７卷㊀第４期２０１８年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７㊀Ｎｏ.４Ａｕｇ.２０１８㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０４.０１９ＣＡＴＩＡ二次开发在船舶型线出图中的应用冯康佳ꎬ张亦驰ꎬ胡政敏(深海载人装备国家重点实验室ꎬ江苏无锡２１４０８２)摘㊀要:针对ＣＡＴＩＡ在船舶制图中的高效使用问题ꎬ使用ＶＢ语言对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ建立界面ꎬ可通过输入站距站位数等参数ꎬ方便地获取复杂船体的型值点和型线图ꎬ并自动导出ꎮ该软件高效精确ꎬ可省去繁琐易错的人工读取型值表数据的过程ꎬ多次成功地应用于船体制图ꎮ关键词:ＶＢꎻＣＡＴＩＡꎻ型线图ꎻ型值表ꎻ二次开发中图分类号:Ｕ６６１.４３㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０４￣００８０￣０４收稿日期:２０１７－１１－１８修回日期:２０１７－１２－１４第一作者:冯康佳(１９９１ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ助理工程师研究方向:船舶现代设计方法㊀㊀ＣＡＴＩＡ具有强大的船舶协同设计能力ꎬ在缺乏母型的船舶设计过程中ꎬ可以利用ＣＡＴＩＡ强大的曲面造型功能直接对外形进行建模设计ꎮ在整个船舶设计周期中ꎬ从方案设计㊁技术设计㊁详细设计到最后的施工设计中ꎬ涉及到多次船体型线的出图工作ꎮ与Ｎａｐａ㊁Ｔｒｉｂｏｎ等船舶专用设计软件不同ꎬＣＡＴＩＡ软件无法直接生成型值表和型线图ꎮ因此ꎬ有的部门采用人工手动量取型值的方法ꎮ但是ꎬ以正常站位划分ꎬ一次出图往往需要多达几百次的型值获取ꎬ肋骨型线图更是多达几千个型值点ꎮ这种方法费时费力㊁重复性多㊁出错率高ꎬ严重降低了工作效率ꎮ为此ꎬ考虑采用ＶＢ对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ得到可以快速获取复杂外形型值点和型线图的程序ꎬ解决型线图出图效率低㊁繁琐易错的问题ꎮ１㊀ＣＡＴＩＡ二次开发方法ＣＡＴＩＡ提供了ＣＯＭ和ＤＣＯＭ接口ꎬ支持从脚本到ＶＢ㊁ＶＣ㊁Ｄｅｌｐｈｉ等通用开发工具ꎬ方便用户特殊需求的定制[１]ꎮＶＢ６.０使用面向对象技术ꎬ拥有多种功能强大的控件ꎬ可快速方便地进行中小程序的开发ꎬ在非专业程序设计人员中的使用量较大ꎮ本文采用ＶＢ６.０对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎮ在ＶＢ中ꎬＣＡＴＩＡ作为一个ＯＬＥ自动化服务器ꎬ通过ＣＯＭ接口即可访问ＣＡＴＩＡ内部对象ꎬ引用ＣＡＴＩＡ的类库对象即可对ＣＡＴＩＡ进行相关的操作[２￣４]ꎮ此外ꎬ程序还引用了ＥＸＣＥＬ库ꎬ可以方便地将型值表直接导出成Ｅｘｃｅｌ文件ꎮ运用ＶＢ编写程序设计界面ꎬ更直观地进行参数的输入和数据的传递ꎬ驱动剖面型线划分ꎬ最终导出型值表和型线图ꎮ整个程序流程见图１ꎮ图１㊀程序流程２㊀船舶型线出图程序设计开发步骤２.１㊀曲面获取在进行完船舶外形三维建模后ꎬ将整个船壳外形结合成一张完整的曲面ꎬ沿中纵剖面对其分割ꎬ取其一半曲面并命名ꎬ比如命名为ｈｕｌｌꎮ在本程序的初始化设定模块中ꎬ输入该曲面所在几何图形集名称和曲面名称ꎮ通过该名称ꎬｖｂ调用ＣＡＩＴＡ的Ｉｔｅｍ()函数即可获得该曲面的句柄ꎮ为了使结构树更加清晰ꎬ在初始化模块中还应自动创建相应的几何图形集用来容纳出图的中间过程ꎮ除此之外ꎬ还应设定要导出的型值表和型线０８图的文件位置ꎮ在型线出图过程中ꎬ可能会对站距㊁站位有调整ꎬ需要再次型线出图ꎬ可以通过勾选删除几何图形集复选框删除上次出图过程中的中间过程ꎮ２.２㊀主尺度计算为了对剖面线与主体是否相交的判断提供依据ꎬ需要获得曲面所在区域ꎮＡｄｄＮｅｗＥｘｔｒｅｍｕｍ语句可以获得某一方向的极值ꎬ但是ꎬ某些特殊艇型艉部存在平面或者直线(见图２)ꎬ这种情况下获得的Ｘ方向极值并不是点而是平面或者直线ꎮ图２㊀特殊艉部构型因此ꎬ可以进一步增加Ｙ和Ｚ方向的极大值约束ꎬ来确保极值是单个点ꎮ２.３㊀站位划分在型线参数设置界面对主要参数进行输入ꎬ见图３ꎮ图３㊀型线参数设定界面对横剖面的中间整数站位数可以设置为１１站㊁２１站等任意站数ꎬ可以方便地应用于主体或围壳出图ꎮ艏部和艉部可以增加站位ꎬ分别以Ａ和Ｆ代表ꎬ且站位数和站距可分别设置ꎮ在特定的位置ꎬ还可以添加１/２㊁１/４Ａ㊁１/８Ｆ等非整数站位ꎮ增加的非整数剖面位置ꎬ通过使用冒泡排序法进行排序ꎬ得到从小到大的序列ꎬ便于型值表导出ꎮ如果船型有特殊要求ꎬ也可以通过添加ｘ坐标添加任意站位ꎮ纵剖面和水线面除了可以设置常规站位外ꎬ也可以添加任意位置剖面ꎮ２.４㊀多型值点获取以高度值为例ꎬ半宽值方法相同ꎮ特定站位横剖线与某一个纵剖线相交点数可能是０㊁１㊁２等ꎬ常见的复杂船型一般最多有４个型值点ꎬ因此本程序在设置上最多能计算４个型值点ꎬ如果型值点更多ꎬ可以对程序进行扩充来适应更复杂的情况ꎮ通过获取纵剖线沿船长方向的极大值和极小值点ꎬ得到该纵剖线沿船长方向的范围ꎮ将横剖线位置分别与其进行比较ꎬ即可判断二者是否存在交点ꎮ当存在交点时ꎬ通过以下方法来确定交点个数ꎮ对横纵剖面交点ｈｙｂｒｉｄＳｈａｐｅＩｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ采用ＡｄｄＮｅｗＮｅａｒ语句添加离底部平面最近的约束ꎬ以得到最下方的单个点(点１)ꎬ见图４ꎮ图４㊀型值点数判断方法同时获取靠近顶部平面最近的点２ꎮ如果２点坐标相同ꎬ表明该处仅有１个交点ꎮ当二者不同时ꎬ沿Ｚ正方向从点１偏移０.００１ｍｍ创建平面ꎬ用其分割纵剖线ꎬ得到曲线２ꎮ曲线２与横剖线相交ꎬ获得最靠近底部平面的点３ꎬ如该点坐标与点２相同ꎬ表明仅有２个点ꎮ如果二者不同ꎬ继续使用以上方法得到曲线３和点４ꎬ如果点４与点２相同ꎬ表明仅存在３个点ꎬ否则ꎬ存在４个点ꎮ使用以上方法可以自动判断交点的个数ꎬ适应多种复杂情况ꎮ２.５㊀型线图获取ＣＡＴＩＡ中的三维模型需要通过工程制图模块转换成二维型线图ꎬ最终导出ｄｗｇ格式的文件用于ＣＡＤ处理ꎮ在程序中首先对主体使用ＡｄｄＮｅｗＶｏｌｕｍｅＣｌｏｓｅＳｕｒｆａｃｅ函数封闭成实体ꎬ然后分别用横㊁纵㊁水剖面与其相交ꎬ最后在工程制图模块对其进行投影得到其轮廓ꎮ投影时ꎬ除了１８剖面其余全部隐藏ꎬ防止对出图过程有干扰ꎮ在投影过程中ꎬ通过设定视图坐标系与页面坐标系之间的距离和角度ꎬ调整３个投影视图的位置ꎬ防止出现重合干涉ꎮＣＡＴＩＡ投影视图默认隐藏遮挡住的线条ꎬ因此ꎬ需要对视图的ＨｉｄｄｅｎＬｉｎｅＭｏｄｅ属性进行设定以显示虚线ꎬ并自动导出成ｄｗｇ文件ꎮ３㊀算例验证采用图５所示的某船型对以上方法和程序进行验证ꎮ限于篇幅选取较少剖面ꎮ在程序界面输入了相关参数后ꎬ程序自动导出的型值表和型线图见表１和图６ꎮ对型线图进行标注加框即可实现型线出图ꎮ从型值表可以看出ꎬ程序实现了整数非整数站位排序㊁特殊站位添加㊁特定格式型值表导出等功能ꎮ对于球鼻艏处ꎬ也成功地获取了４个型值点ꎮ相较于人工量取型值点ꎬ极大地提高了工作效率ꎬ降低了出错率ꎮ图５㊀船模型及剖面划分图６㊀程序导出的型线图表１㊀程序自动导出的型值表站号距基线ＢＬ高度０纵剖线８００纵剖线１２００纵剖线２４００纵剖线水线半宽１５００ＷＬ３０００ＷＬ４５００ＷＬ１Ａ１２１８.０６１２１.１１４３６.１６１２１.９１５８４.４６１２２.８２３８４.０６１２８.０９８４.９２９８２.６３６４１.１０.５Ａ１２１８.０５９７４.０１３５４.３５９７４.５１４５０.２５９７５.１２０２９.９５９７８.６１３６８.４３３１６.７３８１６.６０１２１８.０５８４３.２１３０１.５５８４３.５１３６４.８５８４３.９１７８０.２５８４６.０１７５５.３３５３５.８３９１１.３０.５１２１８.０５６４３.９１２６６.６１２６６.６５６４３.９１３１０.２１３１０.２５６４３.９１６０８.１５６４３.８２０９３.２３６８０.８３９６２.７１１２１８.０５４６９.４１２７５.１１２７５.１５４６９.４１３２５.０５４６９.３１６３８.６５４６９.２１９９４.７３６６０.５３９４５.６１Ｆ１２１８.０５３１９.９１３７８.１５３２０.１１４８１.７５３２０.４１９６０.５５３２１.９１２６２.８３４３２.３３８６９.２１.５Ｆ１２１８.０５２８１.３１５０４.６５２８１.６１６６６.４５２８１.９２２６２.３５２８３.５７８８.２３２１６.１３７９５.０－２００站位２８３.９１２７６.７３１２０.９７５６１.０５９１７.４７５６１.７６５４０.９７５６２.６２１５.４４㊀结论使用ＶＢ对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ介绍了程序思想和关键代码ꎬ对相关程序开发具有借鉴作用ꎮ该程序实现了对船舶型值表和型线图的快速获取功能ꎬ具有界面清晰简洁㊁适应性广㊁出图效率高的特点ꎬ可增强可靠性ꎬ减少人为出错ꎮ在整个设计生产过程中ꎬ可重复性强ꎬ当线型改变后ꎬ可２８以快速完成出图任务ꎬ可以使得科研设计人员轻松面对多条型号或者多个设计过程中的出图任务ꎮ参考文献[１]刘智强ꎬ陈明.基于ＶＢ.ＮＥＴ的ＣＡＴＩＡ三维参数化船舶设备库的开发[Ｊ].船海工程ꎬ２０１２ꎬ４１(５):５７￣６０.[２]徐俊路ꎬ陈顺怀.基于ＣＡＴＩＡ二次开发的球首参数化设计[Ｊ].船海工程ꎬ２０１０ꎬ３９(１１):４５￣４７. [３]曹晶ꎬ陈明ꎬ孙永刚.基于ＣＡＴＩＡ的三维船舶静水力计算研究[Ｊ].中国舰船研究ꎬ２０１１ꎬ６(２):２５￣２８. [４]谢岳峰ꎬ余雄庆.基于ＣＡＴＩＡ二次开发的飞机外形参数化设计[Ｊ].计算机工程与设计ꎬ２００８ꎬ２９(１４):３７９２￣３７９４.[５]李日杰ꎬ吴方良ꎬ刘明静.基于参数化船模的静水力计算[Ｊ].舰船科学技术ꎬ２０１３ꎬ３５(１):５５￣５８.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｅｃｏｎｄａｒｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＡＴＩＡｉｎＭｏｌｄｅｄＬｉｎｅＤｒａｗｉｎｇＦＥＮＧＫａｎｇ￣ｊｉａꎬＺＨＡＮＧＹｉ￣ｃｈｉꎬＨＵＺｈｅｎｇ￣ｍｉｎ(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｅｐ￣ｓｅａＭａｎｎｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓꎬＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４０８２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｕｓａｇｅｏｆＣＡＴＩＡｏｎｈｕｌｌｌｉｎｅｓｄｒａｗｉｎｇꎬｔｈｅＶＢｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｄｕｃｔｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＡＴＩＡａｎｄｃｒｅａｔｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ.Ｖｉａｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅꎬｉｔｗａｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｔｏｉｎｐｕｔｏｒｄｉｎａｔｅｓｔａ￣ｔｉｏｎｓａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏａｃｈｉｅｖｅａｎｄｅｘｐｏｒｔｃｏｍｐｌｅｘｓｈｉｐｈｕｌｌ.Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅꎬｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｔｒｏｕｂｌｅ￣ｓｏｍｅｍａｎｕａｌｔａｂｌｅｏｆｏｆｆｓｅｔｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｄｒａｗｉｎｇｓｆｏｒｈｕｌｌｍａｎｙｔｉｍｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＶＢꎻＣＡＴＩＡꎻｈｕｌｌｌｉｎｅｓｄｒａｗｉｎｇꎻｔａｂｌｅｏｆｏｆｆｓｅｔｓꎻｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ(上接第７９页)[４]李战ꎬ陈斌ꎬ赵雷刚ꎬ等.ＦＰＳＯ潜液泵系统的构成与特点[Ｊ].船海工程ꎬ２０１７ꎬ４６(１):１４５￣１４７. [５]罗资琴ꎬ任永平ꎬ陈叔平ꎬ等.ＬＮＧ低温潜液泵结构及设计分析[Ｊ].低温技术ꎬ２０１５ꎬ４０(７):１３￣１６. [６]王新海.船用离心泵减振改进数值模拟分析研究[Ｊ].船舶工程ꎬ２０１１(增刊２):７２￣７５. [７]李军ꎬ陈叔平ꎬ毛红威ꎬ等.低温潜液泵出口管系振动特性分析ꎬ低温技术ꎬ２０１６ꎬ４４(９):２９￣３３. [８]崔巍升.化工厂管道振动原因分析及控制[Ｊ].流体机械ꎬ２０１１ꎬ３９(１０):３４￣３８.[９]王新荣ꎬ蒋永波.有限元法基础及Ａｎｓｙｓ应用[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２００８.[１０]浦广益.ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ基础教程与实例详解[Ｍ].２版.北京:中国水利水电出版社ꎬ２０１０.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｕｐｐｏｒｔＦｏｒｍｆｏｒａＳｕｂｍｅｒｇｅｄＰｕｍｐＺＨＥＮＧＪｉ￣ｐｉｎｇ１ꎬＹＩＱｉ￣ｃｈａｎｇ１ꎬＨＵＢｉｎ￣ｂｉｎ１ꎬＺＨＥＮＧＹｕ￣ｌｉｎ２ꎬＸＩＡＯＷｅｉ１(１.ＷｕｈａｎＭａｒｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙＰｌａｎｔＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＷｕｈａｎ４３００８４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴｈｅＴｈｉｒｄＣｏ.ｏｆＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍａｄｅｕｐｏｆｓｌｉｍｐｉｐｅｓ.Ｗｈｅｎｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｗｏｒｋａｔｒａｔｅｄｒｅｖꎬｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｗｉｌｌｈａｐｐｅｎａｔｍａｉｎｐｉｐｅｓ.Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｉｐｅｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎬｔｈｅｐｒｅｌｏａｄｍｏｄａｌｏｆａｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ.Ｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｐｉｐｅｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎａｖｏｉｄｓｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐｉｐｅｓｎｅａｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎻｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｆｓｌｅｎｄｅｒｐｉｐｅｌｉｎｅｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎻｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄꎻｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄ３８。

计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用

计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用

计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用随着科技的不断进步，计算机辅助设计技术已经成为现代工业设计领域中不可或缺的重要工具。

船舶设计作为工业设计领域的重要分支之一，同样也离不开计算机辅助设计技术的支持。

在这篇文章中，我们将探讨计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用以及其优势。

一、船舶设计中常用的计算机辅助设计技术在船舶设计中，计算机辅助设计技术有很多种，常用的技术包括计算机辅助设计软件、参数化设计技术、虚拟样机和三维模型等。

其中，计算机辅助设计软件是船舶设计中应用最广泛的辅助设计工具之一，主要包括AutoCAD、CATIA、Pro/Engineer、SolidWorks和Rhino等软件。

除了常用的计算机辅助设计软件之外，船舶设计中还广泛应用了参数化设计技术。

参数化设计技术是将设计过程中的参数抽象出来，并用数学表达式描述参数之间的关系，从而实现对设计参数的调整和优化。

在船舶设计中，参数化设计技术可以在不改变总体船型的情况下，对各个局部进行调整和优化，从而提高船舶的航行性能和运营效率。

虚拟样机是一种基于计算机和虚拟现实技术的仿真系统。

在船舶设计中，虚拟样机可以帮助设计师在计算机中建立一个完整的船体模型，然后通过模拟真实环境和操作条件，对船体模型进行测试和验证。

通过虚拟样机的测试和验证，可以大大降低船舶设计和制造的成本和时间，同时也可以提高设计的精度和可靠性。

三维模型是在计算机中建立的三维几何体模型。

在船舶设计中，三维模型可以直观地表现出船舶的不同部位，比如船体结构、机舱和甲板等，从而方便设计师进行设计和优化。

此外，三维模型还可以利用计算机辅助制造技术实现快速制造，提高制造效率和质量。

二、计算机辅助设计技术在船舶设计中的优势应用计算机辅助设计技术在船舶设计中，有很多优势。

首先，计算机辅助设计技术可以实现快速设计和优化船舶结构和性能。

船舶设计中有很多参数需要考虑，比如船舶的长度、吃水深度、排水量和速度等。

传统的手工设计很难满足这些要求，而计算机辅助设计技术可以快速地生成和优化船舶的设计，从而提高设计效率和质量。

CATIADMU运动机构仿真教程

CATIADMU运动机构仿真教程

CATIADMU运动机构仿真教程CATIA是一款广泛应用于机械设计和制造领域的三维建模软件，而DMU(Digital Mock-Up)则是CATIA的一项重要功能，它能够在虚拟环境中对机械产品进行完整模拟和测量。

本篇文章将重点介绍如何使用CATIA DMU进行运动机构仿真。

首先，我们需要打开CATIA软件，并新建一个机械装配模型。

在装配模型中，我们可以选择和放置各种零件，然后使用约束关系将它们链接在一起，从而形成一个机械运动机构。

在确定机构设计之后，我们需要进行运动仿真来验证其运动性能和机构强度。

在装配模型中，选择"DMU Kinematics"工具栏中的"Module Creation"来创建一个新的运动模块。

然后，在"Product1"下创建一个新的机构，命名为"Motion"。

在"Motion"中选择"Insert"，然后选择"Mechanisms"来添加运动机构零件。

接下来，我们需要选择合适的约束关系来定义机构的运动自由度。

在CATIA中，可以使用各种约束关系来模拟机构零件之间的运动关系，比如：旋转关节、滑动关节、齿轮齿条传动等。

例如，我们可以选择两个零件之间的旋转关节来定义它们之间的旋转运动。

在"Motion"中选择"Insert"，然后选择"Rigid"关节来添加一个旋转关节。

然后选择两个需要链接的零件，按住Ctrl键并点击它们。

CATIA将自动在两个零件之间创建一个旋转关节。

设置旋转关节的旋转轴和角度范围后，即可完成约束的定义。

定义完所有的约束关系后，我们可以通过点击"Close"来关闭约束定义窗口。

然后选择"Motion Analysis"工具栏中的"Define Simulation"来定义仿真参数。