本文關(guān)鍵詞：基于縮減數(shù)據(jù)的三維船體曲面NURBS表達(dá)

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【摘要】：船體曲面對(duì)船舶性能有至關(guān)重要的作用,是船舶浮態(tài)和穩(wěn)性計(jì)算、自由液面修正、分艙、總布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及水動(dòng)力相關(guān)計(jì)算的基礎(chǔ)。在當(dāng)今的船體曲面設(shè)計(jì)領(lǐng)域,NURBS因其能夠準(zhǔn)確表達(dá)船體曲面并且相關(guān)匹配技術(shù)(如節(jié)點(diǎn)的插入與消除、降階與升階等)都很成熟而被廣泛使用,將NURBS運(yùn)用到水動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)分析和制造仿真等方面時(shí)具有較好的性能。但是應(yīng)用NURBS技術(shù)去構(gòu)建船體曲線曲面還有一些問(wèn)題,比如數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致光順和修改困難。 針對(duì)目前基于NURBS進(jìn)行船體曲面建模需要大量數(shù)據(jù),給設(shè)計(jì)和修改帶來(lái)困難,并不利于與水動(dòng)力性能相結(jié)合的問(wèn)題,研究基于少量數(shù)據(jù)進(jìn)行船體曲面三維建模的方法,以加快設(shè)計(jì)流程、減少設(shè)計(jì)周期,并為以后在船體曲面設(shè)計(jì)過(guò)程中融入水動(dòng)力性能奠定基礎(chǔ)。 首先,基于船體曲面的已知型值數(shù)據(jù),建立了基于縮減控制點(diǎn)的水線逼近模型。為了實(shí)現(xiàn)以更少的數(shù)據(jù)進(jìn)行船體曲線曲面建模,將水線按照是否有端部圓弧分為兩類并分別進(jìn)行水線分段,對(duì)水線的自由曲線段分別構(gòu)造控制點(diǎn)多邊形、確定設(shè)計(jì)變量和約束條件,通過(guò)反復(fù)試驗(yàn),最終發(fā)現(xiàn)對(duì)于水線的自由曲線段進(jìn)行五個(gè)控制點(diǎn)約束的逼近表達(dá)可以達(dá)到較好的結(jié)果,這五個(gè)控制點(diǎn)的中間三個(gè)都有非一權(quán)值。最終確定的設(shè)計(jì)變量為控制點(diǎn)的坐標(biāo)及權(quán)因子,約束條件為首尾端點(diǎn)及其切矢,目標(biāo)函數(shù)采用新水線與原水線在各橫剖面處的最大相對(duì)誤差或者誤差平方和這兩種方法。 其次,編寫(xiě)遺傳算法計(jì)算程序并進(jìn)行水線逼近求解。利用遺傳算法類庫(kù)GAlib構(gòu)建基于二進(jìn)制編碼的基本遺傳算法項(xiàng)目,并編寫(xiě)依賴于此項(xiàng)目的ARX項(xiàng)目對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行求解與輸出、對(duì)水線進(jìn)行繪制與顯示。約束條件通過(guò)構(gòu)造懲罰函數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)。 最后,對(duì)兩種目標(biāo)函數(shù)生成的兩組水線,分別在AutoCAD中進(jìn)行放樣操作生成放樣曲面,并與原船的放樣曲面進(jìn)行對(duì)比。可以發(fā)現(xiàn)第二種目標(biāo)函數(shù)在水線逼近上效果更好,但在曲面的表達(dá)上有不光順的現(xiàn)象,分析其原因,這種目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生的某些水線分別在不同的站面上產(chǎn)生最大偏離,利用這樣的水線生成曲面可能造成這一結(jié)果。但第一種目標(biāo)函數(shù)取得了較好的視覺(jué)效果。 本文的研究結(jié)果證明,對(duì)水線的自由曲線段進(jìn)行五個(gè)帶權(quán)控制點(diǎn)約束的逼近表達(dá)進(jìn)而生成放樣曲面可以達(dá)到較好的效果,具有一定的工程意義。
【關(guān)鍵詞】：船體曲面 NURBS 縮減數(shù)據(jù) 水線表達(dá)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U662
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 選題的科學(xué)依據(jù)與研究意義9-10
• 1.1.1 船體曲面表達(dá)的意義9
• 1.1.2 縮減數(shù)據(jù)的意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文要解決的問(wèn)題12
• 1.3.1 水線的建模與表達(dá)12
• 1.3.2 船體曲面表達(dá)12
• 1.3.3 論文內(nèi)容安排12
• 1.4 本章小結(jié)12-14
• 2 相關(guān)知識(shí)介紹14-27
• 2.1 NURBS知識(shí)介紹14-18
• 2.1.1 NURBS的定義14-15
• 2.1.2 權(quán)因子的影響與意義15-17
• 2.1.3 NURBS的優(yōu)缺點(diǎn)17
• 2.1.4 NURBS的算法17-18
• 2.2 遺傳算法與GAlib知識(shí)18-26
• 2.2.1 遺傳算法18-20
• 2.2.2 GAlib20-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 縮減數(shù)據(jù)的船體水線和曲面的建模與表達(dá)27-51
• 3.1 基于NURBS的水線逼近27-47
• 3.1.1 數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.1.2 尾部有圓弧水線的建模計(jì)算28-34
• 3.1.3 尾部無(wú)圓弧水線的建模計(jì)算34-37
• 3.1.4 程序設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)果37-47
• 3.2 船體曲面表達(dá)47-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 4 水線表達(dá)的ARX程序編寫(xiě)51-69
• 4.1 ObjectARX簡(jiǎn)介51-55
• 4.1.1 ObjectARX類庫(kù)51-54
• 4.1.2 AutoCAD數(shù)據(jù)庫(kù)54-55
• 4.2 水線表達(dá)程序編寫(xiě)55-68
• 4.2.1 依賴于GAlib項(xiàng)目的ARX程序的創(chuàng)建與屬性設(shè)置55-64
• 4.2.2 ARX程序的組織框架64-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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5 黃金鋒;萬(wàn)松林;;基于設(shè)計(jì)特征的FRIENDSHIP船型參數(shù)化方法及實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)艦船研究;2012年02期

6 陸叢紅;林焰;紀(jì)卓尚;;基于NURBS表達(dá)的精確自由液面修正[J];中國(guó)造船;2007年01期

7 袁野;陳明;;基于縱向函數(shù)方法的全參數(shù)化船型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];船海工程;2013年01期

8 于雁云;林焰;紀(jì)卓尚;;船體曲面參數(shù)化設(shè)計(jì)新方法[J];中國(guó)造船;2013年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張萍;船型參數(shù)化設(shè)計(jì)[D];江南大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：554985