船舶三维模型参数化设计技术开发及应用

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1、船舶三维模型参数化设计技术开发及应用强兆新（中船重工船舶设计研究中心，北京100081）摘要：本文介绍了船舶三维模型参数化设计中船型生成系统、船舶参数化分舱和稳性计算系统、船体结构参数化生成、有限元模型快速生成系统、船舶模型在各系统间无缝传递的实现等功能。给出了船舶三维模型参数化设计的应用案例，并展望其对我国数字化造船起到的推动作用及积极意义。关键词：三维模型，参数化设计，技术开发Ship3DParametricDesignTechnologyDevelopmentandApplicationQIANGZhao-xin（ChinaShipDes

2、ign&ResearchCenterCo.,Ltd,Beijing100081,China）Abstract:Inthispaper,3Dmodeloftheshipdesignparametersofthesystemtogenerateship,shipparametersofthesubdivisionandstabilitycalculation,theparametersofthehullstructureofproduction,rapidfiniteelementmodelgenerationsystems,shipsmodels

3、intheseamlessdeliverysystemssuchastherealizationoftheFunction.Givesthree-dimensionalmodeloftheshipdesignparametersoftheapplicationofthecaseanditsoutlookonChina'sDigitalShipbuildingandplayaroleinpromotingpositive.Keywords:3Dmodel,ParametricDesign,TechnologyDevelopment1引言三维参数化

4、设计是提高产品设计质量和效率的重要手段，目前已在航空、航天、汽车工业等行业的研发设计全过程中得到广泛应用。由于船舶产品的相对复杂性，其三维参数化设计的应用程度相对落后。虽然目前国内各大造船企业均采用了如TRIBON、CADDS5等软件来进行三维的生产设计，在提高设计质量上取得了显著的成效，然而这仅仅是在设计后期三维设计技术的基本应用。为减少重复劳动和保证设计的一致性和连贯性，船舶三维设计技术正在向详细设计拓展。“船舶三维模型参数化设计技术应用开发研究”科研项目是国防科工委批准的国家重点科技攻关项目，旨在对现有三维设计系统进行消化、吸收的基础上，

5、通过技术引进、自主开发、二次开发等手段，对三维设计系统进行整合，将船舶三维设计技术向详细设计拓展。通过一个多专业共用的参数化模型，实现船舶设计的并行协同和众多设备、系统的集成和协调。不仅体现在布置上的一体化实现，更体现在船舶各种性能、系统功能的设计分析上的一体化实现。项目的研究框架如图1所示：三维参数化总体设计三维参数化结构设计三维参数化船型及分舱布置三维参数化结构模型快速生成及修改结构数据库船型数据库三维船型参数化船型生成及光顺接口2接口4接口3CFD分析稳性分析技术接口1接口5有限元模型快速生成图1.项目研究的框架结构该项目从三维参数化船舶

6、设计的模型结构体系、设计流程出发，通过对参数化总体模型、结构设计模型、结构分析模型的深入研究，实现了三维船舶设计模型在研发设计各阶段的数据传递、避免了重复建模、提高了设计效率，以下对其关键技术进行简要的介绍，并给出应用案例。2船舶三维参数化设计系统的整合通过对国内外船舶设计软件进行分析、对比，依据各软件的应用范围、开放性及国内各大设计单位、船厂的使用情况确定船舶研发设计各阶段的平台软件。采取引进国外商用软件和国内自主研发软件相结合的技术路线，充实船舶设计各阶段的技术力量。通过对引进软件的二次开发，完善商用软件的功能；通过完善各软件间的数据接口，

7、使数据在设计流程中的传递更加流畅，保证模型数据文件在产品设计的全生命周期中的充分利用。船舶三维参数化设计系统的构成包括：1）船型参数化生成及精光顺软件以702所自主研发的HDS软件作为船型参数化生成及精光顺技术的依托软件，该软件不仅具有母型变换功能，同时还具有球艏、艉框的参数化修改功能及全船统一光顺的功能。软件的光顺系统对船体采用传统的网格描述，描述船体的数据都是三维相关的，采用双圆弧样条对二维线上的点进行拟合，以圆弧曲率为判断光顺的标准，三维线的光顺以在三个正交投影面上的投影线都光顺为判断标准。2）船舶流体力学（CFD）分析软件的选取在船舶线

8、型生成后，通常会对船舶的快速性进行分析，确定快速性指标最准确的方法是通过船模实验，但这会花费大量的时间和人力、物力，不利于多方案的快速比较。因此，专用