基于NX平台的船舶三维趾端结构自动CAE理想化方法研究
船舶外舾装三维建模及应用
船舶外舾装三维建模及应用【摘要】船舶外舾装三维建模技术是船舶设计和维修领域中的重要工具，具有重要的研究意义。
本文首先介绍了船舶外舾装三维建模的技术概述，包括建模方法和应用领域。
随后详细探讨了船舶外舾装三维建模在船舶设计和维修中的具体应用，分析了其发展趋势。
最后展望了船舶外舾装三维建模技术的未来发展，并总结了其在船舶行业中的重要性。
船舶外舾装三维建模技术的发展将助力船舶设计和维修工作的提高效率和质量，对促进船舶行业的发展具有积极的推动作用。
【关键词】船舶外舾装、三维建模、研究背景、研究意义、技术概述、建模方法、设计应用、维修应用、发展趋势、展望、总结。
1. 引言1.1 船舶外舾装三维建模及应用研究背景随着科技的不断发展，船舶设计和建造领域也迎来了新的机遇和挑战。
船舶外舾装三维建模作为船舶设计和建造过程中的重要环节，正在逐渐成为行业的关注焦点。
传统的船舶设计往往依靠二维设计图纸和手工模型，存在着设计效率低下、成本高昂以及信息沟通困难等问题。
而随着三维建模技术的成熟和普及，船舶外舾装三维建模逐渐被广泛引入船舶设计和建造过程中。
在过去的研究中，船舶外舾装三维建模的应用主要集中在大型船舶的设计和建造领域。
通过使用三维建模软件，船舶设计师可以更加直观地展现船舶的外观和结构，提高设计效率和准确性。
在船舶建造过程中，三维建模还可以帮助工程师精准地指导施工，避免因误差带来的大量工作重复。
船舶外舾装三维建模的出现，为船舶设计和建造领域带来了新的思路和方法，对于提升行业的发展水平和竞争力具有重要意义。
1.2 研究意义船舶外舾装三维建模技术在船舶设计和维修领域的应用日益广泛，对于提高船舶设计和维修效率、降低成本、提升安全性具有重要意义。
通过船舶外舾装三维建模，可以更加直观、准确地呈现船舶外观和结构，帮助设计师更好地理解船舶设计方案，优化设计方案，提高设计效率。
在船舶维修领域，船舶外舾装三维建模可以帮助工程师更好地诊断船舶故障，规划维修方案，减少维修时间，提高维修质量。
船舶锚系三维建模及拉锚试验的仿真分析
（1）
ψ i =0（……m）
（2）
式（1） 、 （2）中：U --动能； q j --描述系统的广义坐标； ψ i --描述系统的约束方程； F j 在广义坐标方向的广义力； i ---m×1 的拉格朗日乘子列阵。 运动仿真过程就是不断求解上述方程的过程， UG 中嵌入的 ADAMS 求解器中提供了两 种线性代数方程求解方法：CALAHAN 方法与 HARWELL 方法，CALAHAN 方法不能处理 冗余约束问题，HARWELL 方法可以处理冗余约束问题，CALAHAN 方法速度较快。对于 非线性代数方程，则采用修正的Ｎewton-Raphson 迭代算法进行求解。对式（1） 、 （2）可采用 降阶的方式进行求解此微分方程组。 2 锚系运动仿真试验流程 锚系运动仿真主要目的为： 一是检测起锚后锚在上升过程中是否和船体碰撞， 我们称之
基于虚拟样机技术的 VLCC 锚系运动仿真试验技术的研究
联系人地址： 刘志强 江苏科技大学机械与动力工程学院（江苏省镇江市梦溪路 2 号，212003） E-mail: liuecsi@ 研究方向：船舶辅机设计及制造装备、船舶企业信息化技术研究与应用
摘要：本文运用 UG 实现了 290000 吨 VLCC 锚系三维模型的虚拟设计和虚拟装配，并 利用 UG 的 motion 模块对锚系起锚运动和锚-锚唇贴合状态进行了计算机仿真试验研究。实 践表明， 此项技术可以代替制作木模进行模拟拉锚确定设计方案的方法， 提前预示实际安装 时贴合不合理的情况出现，具有节省成本、减少工期、便于修改设计的优点，是值得在船舶 行业推广使用的技术。 关键词：虚拟样机；起锚运动仿真；木模试验 Study on the Anchor Motion Simulation of VLCC Based on Virtual Prototype LI chunjin, LIU Zhiqiang, WANG Mingqiang, QIU x计是否合理，锚在收紧后能否很好地与锚唇贴合，以避 免船舶运动过程中产生晃动及碰撞，我们称之为锚唇贴合仿真检测。
基于NX的船舶有限元前处理系统研究
第35卷第3期2018年6月江苏船舶JIANGSUSHIPVol.35 No.3Jun.2018基于N X的船舶有限元前处理系统研究章志兵1林洋1王丽荣2柳玉起1(1.华中科技大学材料科学与工程学院，湖北武汉430074; 2.中国船级社，北京100007)摘要：以N X的CAD/C A E集成平台为基础，并利用其提供的二次开发技术实现船舶有限元的前处理系统。
基于已完成的船舶设计系统，首先将设计模型转换成简化模型，并进行简化;然后简化模型转化成多面体模型，并进行相关的几何清理;最后使用自动化的网格剖分器生成有限元网格，并元。
以 船为例，利用该系统进行模，生成了理想化的网格。
测试表明：系统可以满足船舶有限元建模的需求，同时有效提模的。
关键词:CAD/CAE;N X;船舶;模型转换;有限元建模中图分类号：U662. 2 文献标志码：A DOI：10.19646/ki.32-1230. 2018. 03. 003〇引言有限元前处理 几何模型、网格划分、网格单元的 设 。
通用的有限元前处理 系统中几何模型和有限元网格 分离的，两者之间是通过接口程序实现数据的传递[1]，但是 使几何模型的 化 、信息丢，几何模型的 转换、几何修补[23]。
所以，本文基于NX平台开发了 船舶CAD和CAE集成系统，在已开发的船舶CAD 系统模 ，使用N X二次开发技术，实现了船舶 CAE前处理模块与船舶设计模块的集成。
1前处理系统总体设计化和相交板格的切割和缝合。
在船舶设计系统中进 行产品建模，然后使用N X的关联复制技术将设计 模型有选择的复制到简化模型中。
在简化模型中进 行船舶有限元的预处理（（分割、板的简化、筋的简化等），为了实现划分网格时的网格匹配，需 简化模型中进行相交板架的切割，再将简化模 型（B-Rep表示）转换成多面体模型[4_5](三角形表 )，在多面体模型中进行相交板架的缝合。
在网 格模型中，基于多面体几何的几何约束进行网格划 分，最后自动赋予单元 。
船舶总布置三维模型快速构建技术研究的开题报告
船舶总布置三维模型快速构建技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着船舶建造工艺的不断发展和船舶设计的复杂性不断提高，传统的手工制图和二维绘制已经无法满足船舶设计和建造的需求。
而船舶三维模型的快速构建技术正是能够解决这一问题的有效手段。
通过利用计算机技术，可以快速、准确地建立船舶总布置的三维模型，有效提高船舶设计和建造的效率和质量。
因此，对船舶总布置三维模型快速构建技术的研究具有重要的理论和实践意义。
二、国内外研究现状目前，国内外关于船舶三维模型快速构建技术的研究已经取得了一定的进展。
国外主要采用计算机辅助设计软件实现船舶三维模型构建，其中最为常见的是Rhino、SolidWorks、CATIA等。
而国内研究较多侧重于采用CAD软件实现船舶三维模型的构建。
三、研究内容及方法本研究旨在研究船舶总布置三维模型的快速构建技术，主要研究内容包括：船舶三维模型构建的关键技术和方法、三维模型的优化方法以及应用案例分析等。
具体方法包括：收集相关文献资料，调研相关技术现状，分析船舶三维模型构建技术及其应用领域，建立船舶三维模型构建流程，实践操作船舶三维模型构建，分析三维模型的优化方法，应用案例分析。
四、预期成果及意义本研究旨在探究船舶总布置三维模型的快速构建技术，预期成果如下：1、掌握船舶三维模型构建的关键技术和方法；2、探究三维模型的优化方法，提高三维模型的质量；3、结合实际案例分析，验证船舶三维模型快速构建技术的可行性和应用价值；4、对船舶设计和建造领域产生积极的推动作用，具有一定的理论和实践意义。
五、研究计划及进度安排本研究计划分为以下几个阶段展开：1、调研相关文献资料，了解船舶三维模型构建的主流技术和方法，预计时间1个月；2、研究船舶三维模型构建的流程和优化方法，预计时间2个月；3、进行船舶三维模型构建的实践操作，并结合实际案例进行分析，预计时间3个月；4、撰写论文，预计时间1个月。
具体进度安排如下：阶段时间安排完成事项第一阶段第1-2个月调研相关文献资料第二阶段第3-4个月研究船舶三维模型构建的流程和优化方法第三阶段第5-7个月进行船舶三维模型构建的实践操作，并结合实际案例进行分析第四阶段第8个月撰写论文六、预期难点及解决措施本研究的预期难点主要包括：1、船舶三维模型构建的精度问题；2、船舶三维模型的优化方法；3、实际应用案例的分析和验证。
船舶外舾装三维建模及应用
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。
船舶舵装置结构三维有限元仿真研究
舵 装 置 系 统 是 保证 船 舶 操 纵 性 的 重 要 装 置 系 统 ， 它 关 系 到船 舶 能 否 安 全 航 行 ，舵 装 置 系 统 一 旦 损 坏 就 有 可 能 发 生 海
户可 以方便地构造有限元模型 ；软件提供 了 １ ０ ０ 余种 以上 的
单 元 类 型 ，用来 模 拟 工 程 中 的各 种 结构 和 材 料 。Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ 程 序 中 的静 力 分析 不 仅 可 以 进行 线 性 分 析 ，而且 也 可 以进 行 非 线 性
法传递弯矩 的问题。
二 、 有 限 元 方 法 及 计 算 软 件 简 介
（ １ ）薄板组成的薄壁结构 ，如舵板 和船 体板 ，理论 上可
以忽 略其 厚 度 的 影 响用 壳单 元来 离 散 。舵 板 应 能 够 弯 曲 ， 并 可 以承 受 力 矩 及 作 用 在 其 单 元 表 面 上 的 流 体 分 布 载 荷 。每 个 节 点 应 具 有六 个 位 移 自由度 ，同 时 ，单 元 的材 料 可 以选 用各 向 同性 或 者 正 交 异 性 材 料 。 因 此 ，最 终 选 定 这 部 分 计 算 单 元 为ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ９ ３号 单元 。 （ ２ ） 舵 装 置 中 的舵 杆 应 力 分 析 应 属 于 弹性 力 学 中 的三 维
构 的强 度 作 出评 价 。
关键词 ：舵装置 ；壳体联接 ；接触 ；仿 真分析
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ６ ２ ． ９
引言
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ — ０ ０ ８ ５ — ０ ３
一
、
的前 处 理 模块 提 供 了一 个 强大 的实 体建 模 及 网格 划分 工 具 ， 用
用NX来提升欧洲的船舶设计水平——三维船舶设计先驱Engineering Bureau M ü hlhoff
“ 如果更 多的公 司知 道Ｎ 是 多 么地适 用 于造船 业的话 ， × 他们也会做 出与我 同样 的决 策， 升级到 Ｎ 。 我 们从该 集成 解决方案 中享受到的那种速度 和 准确性 ， × 能够使 整个行业 受益 匪浅。 ”
— —
Ｆｅｉ Ｍ ｉｈｈ ｆ ｌ ｘ ｔ ｌ０ ｆ
用Ｎ Ｘ来提升欧洲的船舶设计水平
三维船舶设计先驱 Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｂ ｒａ ｎｂｈ ｆ ｎ ｉｅｒ ｕｅ ｕ Ｍ ｌｏ ｎ
■ Ｕ Ｓ 黄 笑 冰 Ｇ
位 于德 国克 累 弗 的 Ｅｇｎｅｉ ｕ ａ Ｍ ｎｈ ｏｆ 门 ｎｉ ｒ ｇ Ｂｒ ｕ ｌ ｆ专 ｅ ｎ ｅ ｈ
的Ｎ Ｘ经验 可能 正在 帮助 他改 变这 一点 ， 的客户从 不仅 他 他 用Ｎ 提 供 的新 功 能 中受益 ， 且对 于 Ｎ 可 以在 他们 自己的 Ｘ 而 Ｘ
行 业 中做 什 么 ． 他们 也看 到 了给 人 印象 深刻 的 、 直观 的例 子 。 Ｍ ｎ ｈｈ ｆ 已经把 Ｎ ｌｏｆ Ｘ的集成 可视 化 功能 用于创 建 美观 的图
从事游艇以及商用船舶的船体设计 ，行业面临提高复杂船
体设 计 的速 度 ，提 高 交 付给 客 户 的船体 形 状 的准 确 性 ，获
得新业务等业务挑 战，公司负责人 Ｆ ｌ ｌ ｆ ｅｉ Ｍ ｕ ｈｈ ｆ希望 ｘ ｏ
他 的企 业能 够 找到 一 种 比传统 二 维 和线 框 模型 更 快 、更 准 确 的方法 来 设计 船体 。
从 而 增加 了收入 。另外 ．由于 Ｍ Ｉｏｆ ｎ ｈｈ ｆ 现在 拥 有 了 Ｎ Ｘ，
加 快船 体 形状 的创 建速 度 ， 是 却 无法 集成 这 三种 程 序 ， 可 所
以他希望节约 的时间却浪费在把文件从一个程序转换到另
应用UGNX二次开发实现玻璃钢船体曲面三维建模
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｈ ｕ ｌｓ ｒ ａ ｅ ３ ｍｏ ｅ ｉ ｇ Ｆ ｙ ｒｓ ｌ ｕ ｆ ｃ Ｄ ｄ ｌ ＲＰ ｙ ｃ ｔ ｎ ａｈ
ｌ 引言
玻璃 钢船 体 主要有 圆舭 型 、 角 型 、 折 复合 型 等形
Ｍ ｏ ｌｎｇ Ｂａ ｅ ｎ ＵＧＮＸ ｄｅ ｉ ｓ ｄ ｏ
ＲＡ Ｎ ｏ ｈｕ ，ＢＩＣｈ ｏ Ｇａ — ａ ａ ，Ｗ ＡＮＧ Ｒｕｉ ，Ｗ ＡＮＧ ｎｇ Ｙｏ
（ ．Ｗ ｅ ｈ ｉＺ ｏ ｇ ｕ Ｘｉ ａ ｇ Ｓ ｉ ． Ｌｔ ． Ｗ ｅｈ ｉ ｈ ｎ ｏ ｇ ２ ４ ０ 。Ｃｈ ｎ １ ｉ ａ ｈ ｎ ｆ ｇ ｎ ｈ ｐ Ｃｏ ， ｄ ｉ ａ ａ ｄ ｎ ６ ２ ９ Ｓ ｉ ａ；２ Ｓ ｈ ｏ ｆＳ ｉ ． ｃ ｏ ｌｏ ｈ ｐ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｈ ａ ｂ ｎ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ Ｈａ ，Ｗ ｅｈ ｉ ｈ ｎ ｏ ｇ ２ ４ ０ ，Ｃ ｉ ａ ｒ ｉ ｎ ｔｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ＡｔＷ ｉ ｉ ｉ ａ ａ ｄ ｎ ６ ２ ９ Ｓ ｈｎ ）
提 供必 需 的三 维环 境 ， 而 大 幅提 高 玻 璃 钢船 艇 的 从 设 计精度 和设 计 效率 。本文 将着 重研 究 基 于现 有 三
曲 面中 ， 图 １中由舷 墙 顶 线 与舷 墙 折 角 线 构 建 的 如
璃 钢船 艇 的 母 型 船 变 换 ， 以及 结构 、 装 等设 计提 供 真 实的 三 维 环境 ， 大提 高玻 璃 钢 船 艇 的 设 计 效 率 和 设 计 舾 大
精度。
关键词
船体曲面 Ｕ６ ２ ６
三 维 建模
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船舶结构板中，当某些板结构（如顶边舱斜板、 底边舱斜板等）相互焊接形成几何相交时，部分板结
构（如散货船的舷侧肋骨、油船的强框架等）由于其 自身的几何结构特征，会在其他板结构上形成一种
收稿日期：2019-04-16 基金项目：国家自然科学基金（51609089） 作者简介：陈泽（1993—），男，硕士研究生，主要研究方向为船舶 CAD/CAE 集成。 通讯作者：柳玉起（1966—），男，博士，教授，主要研究方向为塑性成形模拟及模具设计。
ABSTRACT: The paper aims to propose a CAE idealization method for ship bracket toe structure to improve the efficiency of bracket toe simplification in finite element pre-processing of ship. The 3D octree search algorithm was applied to establish the spatial relationship between 3D bracket toe and nearby ship structures within its surrounding space, and the bracket toes that need to be simplified were filtered and simplified according to the rule of bracket toe simplification. Based on the NX 11.0 platform, the program of bracket toe idealization was developed, which can automatically complete idealization of bracket toe structure. It was tested with real ship models and the result met the quality requirement of finite element meshing. The method proposed in this paper can complete automatic idealization of bracket toe structure with high accuracy and high efficiency. KEY WORDS: NX; ship design; bracket toe; model idealization; finite element modeling
第 11 卷 第 3 期
陈泽等：基于 NX 平台的船舶三维趾端结构自动 CAE 理想化方法研究
151
“趾端”结构[1—2]。这些板结构与其他板格及加强筋在 空间上的位置关系较为复杂，往往起到物理加强和支 撑的作用。为了让相交处平滑过渡，一般趾端结构都 会被设计为近似相切圆弧线或小角度直线等几何形 状[3]，即形成了“尖角”，这些“尖角”在实际 CAE 建模 过程中，往往没有与其支撑面上的其他支撑结构（如 加强筋、相交板架等）相重合。这两个特点导致在对 趾端处进行网格划分时，会生成细密的畸形单元，影 响后续有限元求解运算时的效率[4—6]。
Ship Bracket Toe Structure Automatic CAE Idealization Method Based on NX Platform
CHEN Ze1, CHEN You-fang2, WANG Li-rong2, ZHANG Zhi-bing1, LIU Yu-qi1, YAN Wei-jing3
摘要：目的 提出船舶模型中趾端结构的 CAE 理想化方法，提高船舶有限元前处理中趾端简化的效率。 方法 采用三维八叉树搜索算法，建立三维趾端与相邻空间船舶结构的空间位置关系，筛选需要简化的 趾端结构，根据趾端简化规则进行处理。结果 基于 NX11.0 平台，开发出趾端结构理想化功能，实现趾 端结构 CAE 理想化处理的自动化过程，并使用实际船型测试，处理结果满足有限元网格划分质量要求。 结论 该方法能准确、高效地实现趾端结构自动理想化处理。 关键词：NX；船舶设计；趾端；模型理想化；有限元建模 DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2019.03.019 中图分类号：U662.2 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2019)03-0150-05
精密成形工程
150 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING
第 11 卷 第 3 期 2019 年 5 月Fra bibliotek应用技术
基于 NX 平台的船舶三维趾端结构自动 CAE 理想化方法研究
陈泽 1，陈有芳 2，王丽荣 2，章志兵 1，柳玉起 1，闫卫京 3
（1. 华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074； 2. 中国船级社技术研发中心，北京 100007；3. 中船重工第七二二研究所，武汉 430079）
(1. School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. Technology R & D Center of China Classification Society, Beijing 100007, China; 3. The 722th Research Institute of CSIC, Wuhan 430079, China)