船體曲面表達與三維船舶設(shè)計研究.pdf

1、曲線曲面造型技術(shù)是CAGD中最活躍最關(guān)鍵的學(xué)科分支之一.在船舶、飛機、汽車等計算機輔助外形設(shè)計中,對產(chǎn)品的光順性有很高要求.光順概念來源于工程實踐,蘊涵著豐富的內(nèi)容,涉及到數(shù)學(xué)、物理學(xué)、美學(xué)以及心理學(xué)等許多領(lǐng)域.光順涉及到幾何外形的美觀性,具有光滑、順眼兩方面含義.判斷曲線曲面光順與否及光順程度,往往依賴于設(shè)計人員的工程經(jīng)驗,有一定的主觀色彩.所以,應(yīng)從數(shù)學(xué)和物理學(xué)等的角度,研究光順問題,確定光順準則,將光順問題轉(zhuǎn)化為具有嚴格意義的數(shù)學(xué)

2、問題.船體曲面比較復(fù)雜,在實際應(yīng)用中,實現(xiàn)船體曲面的數(shù)學(xué)描述非常重要.船體曲面的數(shù)學(xué)描述有著很大的優(yōu)越性,如放樣精確,求值(型線、肋骨線、結(jié)構(gòu)線、接縫線等)方便,也是后面船體結(jié)構(gòu)設(shè)計,工程分析,建造的依據(jù),是實現(xiàn)智能設(shè)計、虛擬建造的先決條件.所以,用NURBS技術(shù)作為數(shù)學(xué)工具,對船體曲面進行表達、插值和光順處理是該文的主要研究內(nèi)容之一.該文根據(jù)船體型值表的數(shù)據(jù),用NURBS曲面來描述完整船體曲面,對插值曲面邊界條件構(gòu)造及節(jié)點矢量計算進行

3、了研究,實現(xiàn)了船體曲線曲面的NURBS表達.根據(jù)曲線曲面的性質(zhì),以彈性樣條和彈性薄片體的能量為物理模型,構(gòu)造曲線曲面的光順?biāo)惴Ｐ?對船體曲線曲面進行了光順處理,得到滿意的結(jié)果.用曲線的曲率圖評價曲線的光順性,用高亮線模型對曲面進行光順性分析.在曲線曲面光順?biāo)惴ㄖ?對邊界條件的控制也進行了研究.在船體曲面造型設(shè)計中,常用到曲面與平面的求交運算.根據(jù)投影變換原理,給出一種曲面與平面求交的新算法,算法原理簡潔直觀,計算穩(wěn)定.并在該文得到成功

4、應(yīng)用和檢驗.在船體曲面NURBS表達完成后,使基于船體曲面的三維設(shè)計得以實現(xiàn).研究了三維空間計算機輔助船舶設(shè)計方法,對船體外板排列及展開、船體艙室劃分及計算、船體內(nèi)部構(gòu)件的參數(shù)化特征造型等在三維可視環(huán)境下進行虛擬設(shè)計.基于三維的設(shè)計較之傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法具有無法比擬的優(yōu)越性.該文以AutoCAD的ObiectARX為開發(fā)環(huán)境,以Visual C++為編程語言,完成上面的研究工作.并且,對特征類定義,約束關(guān)系引入,圖形數(shù)據(jù)庫和外部數(shù)據(jù)庫聯(lián)