本文關(guān)鍵詞：船舶虛擬吊裝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 虛擬現(xiàn)實 船舶吊裝仿真 二次開發(fā) Unity3D 有限元分析

【摘要】：隨著船舶制造的大型化和復(fù)雜化,大型構(gòu)件的吊裝越來越多,現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜,多臺起重機(jī)協(xié)同作業(yè)的情況也越來越多,吊裝作業(yè)在整個船舶建造過程中所占的比重越來越高。在這種情況下,統(tǒng)籌安排起重機(jī)資源,吊裝方案設(shè)計的精確性、合理性、高效性和可靠性就顯得尤為重要�，F(xiàn)有的虛擬吊裝軟件雖然能夠?qū)Φ跹b過程進(jìn)行動畫模擬,但是仍存在著一些問題,主要包括：現(xiàn)有的船舶虛擬吊裝軟件沒有考慮現(xiàn)實構(gòu)件在制造生產(chǎn)過程中,所產(chǎn)生的尺寸偏差會對吊裝工藝產(chǎn)生影響；現(xiàn)有的船舶虛擬吊裝軟件與現(xiàn)場實際吊裝工況結(jié)合效果差,軟件的通用性不高；現(xiàn)有的船舶虛擬吊裝軟件與有限元仿真軟件的結(jié)合性不強(qiáng)。本文以三維造型軟件UG為基礎(chǔ),結(jié)合Unity3D平臺和CAE分析平臺,利用二次開發(fā)技術(shù)將三者有機(jī)的結(jié)合,系統(tǒng)性的解決了現(xiàn)有吊裝軟件存在的問題。本文開展了以下幾方面的工作：首先,從軟件需求分析出發(fā),得到了系統(tǒng)的設(shè)計思路和具體的技術(shù)路線,并在Unity3D平臺上完成了包括控制面板、虛擬場景和模型、吊裝機(jī)械的運動仿真、物理引擎以及碰撞檢測的設(shè)計和實現(xiàn)；其次,完成了基于電子表格驅(qū)動模式的二次開發(fā)接口的數(shù)據(jù)表格的設(shè)計和實現(xiàn)過程,實現(xiàn)了軟件在模型和控制操作上通用性的功能需求；最后,針對一個構(gòu)件模型,在其吊裝重心確定、調(diào)整變形和焊接過程中的應(yīng)力應(yīng)變分別進(jìn)行了詳細(xì)的有限元計算,同時針對吊裝機(jī)械的受力機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了相應(yīng)的有限元分析,得到計算結(jié)果并對計算結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)力學(xué)分析,完成了包括CAE分析、模型重構(gòu)模塊等虛擬吊裝仿真平臺其余部分的功能和實現(xiàn)過程,利用UG平臺的二次開發(fā)技術(shù),完成了不同模塊的系統(tǒng)集成和整個系統(tǒng)的搭建。整套系統(tǒng),完成了船舶虛擬吊裝系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。通過系統(tǒng)操作,操作者能夠在實際吊裝工作實施之前,完成吊裝設(shè)備的安排、現(xiàn)場吊具選擇、吊裝過程模擬、吊裝路徑規(guī)劃、干涉檢查、吊件力學(xué)分析等吊裝各個階段的虛擬仿真。相較于現(xiàn)有的虛擬吊裝軟件,該系統(tǒng)能夠更好的適應(yīng)不同吊裝環(huán)境,充分地考慮各種不同工藝過程及其相互作用的基本特性,通用性更強(qiáng),并且極大的提高了虛擬吊裝的模擬效果和用戶體驗。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實 船舶吊裝仿真 二次開發(fā) Unity3D 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U671
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-23
• 1.1 課題背景及研究意義15-17
• 1.1.1 我國船舶工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r15
• 1.1.2 船舶制造的趨勢15-16
• 1.1.3 課題的研究意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展17-21
• 1.2.1 虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 虛擬裝配技術(shù)研究現(xiàn)狀18
• 1.2.3 國內(nèi)外船舶虛擬制造軟件研究進(jìn)展18-20
• 1.2.4 國內(nèi)外虛擬吊裝軟件開發(fā)進(jìn)展20-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 2 系統(tǒng)需求分析及總體方案設(shè)計23-29
• 2.1 系統(tǒng)需求分析23-24
• 2.2 功能設(shè)計24-26
• 2.2.1 船舶分段吊裝仿真24-25
• 2.2.2 吊裝過程結(jié)構(gòu)有限元分析計算25-26
• 2.3 開發(fā)環(huán)境26-28
• 2.3.1 Unigraphics(UG)軟件介紹26-27
• 2.3.2 3ds MAX軟件介紹27
• 2.3.3 Unity3D平臺介紹27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 船舶虛擬吊裝仿真系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)29-47
• 3.1 GUI界面設(shè)計29-30
• 3.2 環(huán)境和模型設(shè)計30-34
• 3.2.1 虛擬場景的設(shè)計30-32
• 3.2.2 吊裝機(jī)械和吊件模型設(shè)計32-34
• 3.3 吊裝機(jī)械運動仿真設(shè)計34-35
• 3.4 吊件的裝載和卸載35-37
• 3.5 物理引擎37-38
• 3.6 碰撞檢測38-44
• 3.6.1 干涉檢查方法的分類38-39
• 3.6.2 基于空間分割的碰撞檢測算法39-40
• 3.6.3 基于包圍盒的碰撞檢測算法40-42
• 3.6.4 Unity3D中碰撞檢測的實現(xiàn)42-43
• 3.6.5 虛擬吊裝系統(tǒng)中的碰撞檢測43-44
• 3.7 系統(tǒng)發(fā)布和操作44-46
• 3.7.1 系統(tǒng)發(fā)布44-45
• 3.7.2 系統(tǒng)操作45-46
• 3.8 本章小結(jié)46-47
• 4 基于Unity3D的通用平臺的開發(fā)47-57
• 4.1 通用平臺的設(shè)計47-48
• 4.2 通用平臺的實現(xiàn)48-56
• 4.2.1 模型轉(zhuǎn)化插件的實現(xiàn)48-50
• 4.2.2 數(shù)據(jù)表格的設(shè)計和實現(xiàn)50-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 5 船舶吊裝及裝配過程CAE分析及系統(tǒng)集成57-81
• 5.1 吊件重心確定57-59
• 5.2 調(diào)整變形與焊接應(yīng)力變形的基本概念59-60
• 5.3 殘余應(yīng)力對構(gòu)件的影響60
• 5.4 變形調(diào)整和焊接過程有限元計算60-63
• 5.5 裝配過程有限元分析計算63-72
• 5.5.1 調(diào)整變形的有限元分析63-64
• 5.5.2 焊接有限元模型的建立64-67
• 5.5.3 加載計算過程67-68
• 5.5.4 焊接仿真結(jié)果68-72
• 5.6 吊裝過程中起吊設(shè)備有限元分析72-75
• 5.7 構(gòu)件重構(gòu)模塊75-78
• 5.7.1 模型重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)76-77
• 5.7.2 數(shù)據(jù)采集方法77
• 5.7.3 逆向造型軟件77-78
• 5.8 系統(tǒng)集成78-79
• 5.9 本章小結(jié)79-81
• 6 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 作者簡歷及攻讀碩士期間主要研究成果87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1029704