船舶计算机辅助设计

船舶计算机辅助设计 This manuscript was revised on November 28, 2020

船舶计算机辅助设计

题型：1、概念题 2、简答题 3、计算题

范围：

1、设计软件分类：⑴CAD--Computer Aided Design（计算机辅助设计）

⑵CAE-- Computer Aided Engineering（计算机辅助工程）

⑶CAM--Computer Aided Manufacturing（计算机辅助制造）

2、交互 (Interaction) :人和计算机之间直接和连续的信息交流。

系统（System）：若干相同或相关的事物按一定秩序和内部联系组合而成的整体。

3、计算机辅助设计系统组成

4、CAE的分类：按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；

按研究问题分为：线性问题，非线性问题

5、船舶CAD的组成:：数值计算、绘图和图形显示、数据库

6、船舶CAD的内容:

完备的CAD工程系统，包含着从船舶设计到生产的全部内容。

⑴具备了传统的经验设计方法能力，同时具有现代的一切设计方法和能力（最优化

设计，有限元分析和各种数值计算）都可以程序模块的形式存储起来，以便使CAD 系统在执行过程中使用。

⑵计算与绘图可以交互进行。三视图，透视图，剖面图等可让设计者确认。

⑶计算结果和图形数据以及设计模型可存储调用。

⑷对各方案进行各种特性分析，指标，性能…各设计变量的灵敏度分析

7、船舶CAD的特征:

①具有强有力的支撑数据库

②具有丰富的程序库

③具有面向问题的语言——造船专用操作系统

④可靠的硬件系统

⑤较好的扩展，连网，更新的适应性

8、船舶CAD系统的设计阶段：

①报价和初步设计阶段②详细设计阶段③施工设计阶段。

9、船舶CAD系统的主要模块：

1）型线设计模块：型线自动生成和光顺（母型船改造法、数学船型法）此模块以数学方法为基础

2）总布置模块：对船舶舱容，上层建筑，通道以及主要设备装置，系统等进行全面规划和布局。

3）结构设计分析模块：对结构形式，构造布局及结构的强度进行分析和优化。（是船舶设计中非常复杂的问题，它一般大型结构有限元分析作为基础再辅以优化方法来进行。主要基础是固体力学的内容。）

4）其他模块：各部信息互相传递和制约

①静力学：稳性，抗沉性②航速计算，螺旋桨设计

③耐波性计算，操纵性预报 ④管系布置，电路设计等。

10、国内外典型船舶CAD/CAM 集成系统：（3个以上）

SPADES （美国），FORAN （西班牙），CADDS 5 (美国)，内河船CAD 系统，油船初步设计集成系统

多用途干货船初步设计集成系统，HCS 系统

11、什么是二次插值：通过已知三点的插值称为二次插值或者抛物线插值

12、船型的数学表达方法分类：曲线方法、曲面方法

13、曲线方法：是由一组按某种规律变化的平行曲线构成船体曲面。

（按连接曲线函数的方向，可分为纵向函数法和垂向函数法两种）

曲面方法：用参数曲面方程来描述船体曲面，通常将船体曲面分块，然后按位置连

续，切平面连续拼接起来，构成实用的船体曲线。适用于折角线型，球

鼻船型

14、数学船型的意义：①提高计算精度； ②提高劳动生产率； ③造船自动化。

15、参数设计法：

定义：根据船舶设计要求，构成直接生成船体形状的数学模型，用计算机交互设备

系统，反复计算修正直至产生使用的船体型线。

分类：① 纵向函数法；② 垂向函数法；③ 曲面法

16、纵向函数法的概念：用数学方法表达各横剖线，同时将生成各横剖线的参数用一些

连续函数表示，从而构成了船体曲面，通常称为纵向函数法。

横剖线方程的两种形式：①多项式 ②非代数方程

17、用多项式方法描述船体型线的计算，看例题

18、用多项式表达横剖线的优缺点：

优点：①可准确进行微分和积分，准确计算几何特征。②确定系数的方程为线性求解方便。

缺点：①所需形状参数较多。②参数之间的配合不当时，横剖线常出现波动以及多

余拐点，在具有可靠的船型资料条件下，用多项式表达横剖线是简便的。

19、首轮廓线的表示方法：（详见ppt 公式）

20、尾轮廓线的表示方法：（详见ppt 公式）

21、龙骨首—尾柱半宽线的表示方法：（详见ppt 公式） 22、水上水下的连接条件：函数值相等，一阶导数相等。即，在设计水线处： 23、吃水函数法概念：用数学方法表达个水线，同时将产生各水线的参数用一些连续函

数来表示。从而构成船体曲面的方法通常称为吃水函数法。

24、计算机辅助总布置设计CAAD 的处理方法：① 以数据库为核心的系统处理分析； ②人机交互设计。 1()()()()y T y T y T y T =''=