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《大连理工大学》 2010年 硕士论文
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CATIA船舶结构设计模型与有限元模型数据转换

曹晶  
【摘要】: 本文研究了一种在船体结构设计模型与结构有限元模型之间进行数据转换的技术,实现了基于结构设计模型的有限元网格模型的自动生成,解决了两种模型间结构件属性数据自动流通问题,避免了船体结构设计建模完成后对于自动生成的有限元网格模型再次定义网格单元属性数据的繁琐工作。 国内大多数船厂应用三维建模软件(如TRIBON、CATIA等)来建立船舶结构设计模型,进而基于该模型来定义、细化和生成建造信息与施工图纸。利用CATIA系统建立的船体结构设计模型,包含完备的几何信息和结构件属性信息,具备进行有限元网格划分的条件。基于此,本文通过在CATIA V5系统上进行二次开发,实现船舶总体结构的有限元网格模型的自动生成(局部辅助用手动交互调整)的技术。该技术降低了手动交互完成所有网格划分的工作强度,缩短网格模型准备工期,拓宽了船体结构设计模型的应用领域(即结构设计模型可同时支持有限元分析和后期的结构细化设计)。同时,构造并维护了结构设计模型与所生成的结构有限元网格模型间的精确映射关系,为构件属性信息传送给相应的有限元网格单元的自动处理奠定基础。 CATIA的船体结构建模定义了各构件相关的属性信息,存储在模型中,为保障完成后续或相关的结构设计分析工作所应用的其他软件系统方便地使用这些属性数据,本文开发了提取结构件属性信息并建立关系型数据库来集中存储、管理属性数据的程序模块。将结构属性数据库与船体结构测厚系统集成,进而支持测厚结果回馈到构件属性数据库,支持有限元网格单元属性的自动映射更新和修改。 本文又以结构件属性数据库为基础,通过接口软件开发,读取需要的属性数据,生成特定XML数据,基于该XML数据CATIA系统下二次开发实现构件信息及测厚信息自动生成为有限元网格单元属性定义。对于结构件测厚数据的使用,论文提出了按测厚点具体位置来区划结构件区域,进而赋予具体区域所属的网格单元合适的板厚数据的方法,比整个构件取测厚均值的方式更准确地反应营运船舶结构件剩余厚度分布的实际。 论文以某油船一货舱段结构为例,应用所研究的方法实现了结构有限元模型自动生成、自动划分网格及网格属性自动定义,并完成结构有限元静力分析计算,验证了该方法的可行性及高效性。


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