船舶曲面分段外板重構(gòu)及其展開技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，在汽車、航空、造船等工程制造領(lǐng)域中，曲面展開技術(shù)成為毛坯加工尺寸選擇和產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)的重要組成部分。由于船舶制造規(guī)范需要將船進(jìn)行分段加工，因而船舶曲面分段外板加工過程的自動(dòng)化成為當(dāng)前船舶行業(yè)的熱點(diǎn)問題。現(xiàn)有船廠的水火加工技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)鋼板的一次成形，如果可以為船舶曲面分段外板加工提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，對(duì)于提高船舶曲面分段外板制造過程的工作效率及利用率有著重要作用。其中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)制造技術(shù)的采用

2、，是實(shí)現(xiàn)船舶鋼板自動(dòng)化加工的重要基礎(chǔ)。
　　本文主要運(yùn)用圖形學(xué)中常用的非均勻 B樣條工具進(jìn)行船舶曲面分段外板的重構(gòu)。對(duì)非均勻B樣條曲線兩端控制點(diǎn)邊界條件進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)行非均勻B樣條曲線及曲面的快速反算，通過擴(kuò)展后的B樣條曲面實(shí)現(xiàn)了船舶曲面分段外板的重構(gòu)。之后在曲面重構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行曲面網(wǎng)格的劃分，將自適應(yīng)網(wǎng)格劃分與delaunay三角網(wǎng)格劃分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)三角網(wǎng)格的劃分。針對(duì)船舶曲面分段外板中具有代表性的帆形板與馬鞍形板，通過最小二

3、乘法對(duì)重構(gòu)出的參數(shù)化曲面進(jìn)行高斯曲率的估算，得出曲率云圖，為驗(yàn)證網(wǎng)格劃分結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考，并將自適應(yīng)網(wǎng)格劃分與常用的多面體網(wǎng)格劃分展開后的面積誤差進(jìn)行對(duì)比分析以驗(yàn)證自適應(yīng)劃分效果的實(shí)用性。
　　在得到三角網(wǎng)格劃分結(jié)果后，基于三角形網(wǎng)格邊長約束，建立最優(yōu)值求解方程組，調(diào)整展開平面網(wǎng)格中各邊的邊長值，以此得到精確地曲面展開圖形。與船廠應(yīng)用成熟的三角網(wǎng)格展開方法進(jìn)行曲面展開的面積變化誤差對(duì)比，以此驗(yàn)證基于邊長約束的展開方法的準(zhǔn)確性。