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《大连理工大学》 2002年
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船体曲面表达与三维船舶设计研究

仵大伟  
【摘要】: 曲线曲面造型技术是CAGD中最活跃最关键的学科分支之一。在船舶、飞机、汽车等计算机辅助外形设计中,对产品的光顺性有很高要求。光顺概念来源于工程实践,蕴涵着丰富的内容,涉及到数学、物理学、美学以及心理学等许多领域。光顺涉及到几何外形的美观性,具有光滑、顺眼两方面含义。判断曲线曲面光顺与否及光顺程度,往往依赖于设计人员的工程经验,有一定的主观色彩。所以,应从数学和物理学等的角度,研究光顺问题,确定光顺准则,将光顺问题转化为具有严格意义的数学问题。因此曲线曲面的光顺处理成为CAD/CAM中非常重要的一个问题,国内外许多学者对曲线曲面的光顺问题进行了大量研究。 船体曲面比较复杂,在实际应用中,实现船体曲面的数学描述非常重要。船体曲面的数学描述有着很大的优越性,如放样精确,求值(型线、肋骨线、结构线、接缝线等)方便,也是后面船体结构设计,工程分析,建造的依据,是实现智能设计、虚拟建造的先决条件。所以,用NURBS技术作为数学工具,对船体曲面进行表达、插值和光顺处理是本文的主要研究内容之一。 本文根据船体型值表的数据,用NURBS曲面来描述完整船体曲面,对插值曲面边界条件构造及节点矢量计算进行了研究,实现了船体曲线曲面的NURBS表达。 根据曲线曲面的性质,以弹性样条和弹性薄片体的能量为物理模型,构造曲线曲面的光顺算法模型。对船体曲线曲面进行了光顺处理,得到满意的结果。用曲线的曲率图评价曲线的光顺性,用高亮线模型对曲面进行光顺性分析。在曲线曲面光顺算法中,对边界条件的控制也进行了研究。 在船体曲面造型设计中,常用到曲面与平面的求交运算。根据投影变换原理,给出一种曲面与平面求交的新算法,算法原理简洁直观,计算稳定。并在本文得到成功应用和检验。 在船体曲面NURBS表达完成后,使基于船体曲面的三维设计得以实现。研究了三维空间计算机辅助船舶设计方法,对船体外板排列及展开、船体舱室划分及计算、船体内部构件的参数化特征造型等在三维可视环境下进行虚拟设计。基于三维的设计较之传统的二维设计方法具有无法比拟的优越性。 本文以AutoCAD的ObjectARX为开发环境,以Visual C~(++)为编程语言,完 摘要 一 成上面的研究工作。并且,对特征类定义,约束关系引入,图形数据库和外部 数据库联接与管理等也进行了研究。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:U662

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 梁彦超;徐筱欣;;基于PROE的船舶机舱三维布置设计研究[J];船舶工程;2011年03期
2 杨文林;王建红;;某型船艉板线型结构的设计改进[J];船海工程;2013年03期
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1 陆丛红;基于NURBS表达的船舶初步设计关键技术研究[D];大连理工大学;2006年
2 赵秀阳;复合材料三维重构及力学性能的有限元数值分析[D];山东大学;2006年
3 张荣鑫;基于小波理论的船体NURBS曲线曲面光顺性研究[D];大连理工大学;2008年
4 朱林森;船模曲面数控对称加工系统[D];华中科技大学;2007年
5 彭辉;船体三维建模应用技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 张萍;船型参数化设计[D];江南大学;2009年
7 刘文玺;基于高阶面元的浮体运动与波浪载荷计算方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 郑玄亮;船海工程设计中的博弈分析法研究与应用[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭妍;基于NURBS的船体曲面交互式CAD研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁彦超;某船机舱通风系统模拟分析及优化设计[D];上海交通大学;2011年
3 李磊;高速半滑行三体船稳性研究[D];大连理工大学;2011年
4 张强;基于ANSYS的船舶结构动力特性数值分析[D];大连海事大学;2012年
5 汪恩海;基于特征的滑行艇型线设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 胡今鸿;基于特征设计法的船体型线设计研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 王文涛;高速列车头部外形参数化CAD系统研究[D];西南交通大学;2008年
8 徐杰君;叉车门架的有限元分析及动态仿真分析[D];西北农林科技大学;2009年
9 董枫;船体曲面特征参数化设计技术研究[D];武汉理工大学;2012年
10 于继清;基于NURBS的船体曲面交互式CAD深入研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
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7 陈明,林焰,纪卓尚,戴寅生;基于横剖面积曲线的船型变换法[J];大连理工大学学报;1998年04期
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10 唐良红,孙立镌,王树胜;基于特征的参数化设计和实体模型编辑的研究[J];工程图学学报;1999年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 林巨广;谢漱峰;;半自由曲面的创成[J];安徽工学院学报;1989年03期
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6 孔慧芳;王经维;;线性调节器加权矩阵的工程实用逆推算法[J];安徽工学院学报;1990年01期
7 朱中稳;陈建明;;FA型保温补贴的计算机辅助设计[J];安徽工学院学报;1991年02期
8 夏金兵;;三次样条在数控编程中的应用[J];安徽工学院学报;1991年02期
9 邬弘毅;;四阶交错B—样条曲线[J];安徽工学院学报;1991年03期
10 何朝林,王旭;证券组合模型系数的二次规划求解[J];安徽机电学院学报;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万秀林;王瑞平;陈广宁;吴航;;浅谈大型浮体类结构尺寸及精度控制技术[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 吴有生;张效慈;司马灿;崔维成;林吉如;;我国船舶水弹性力学研究的部分进展[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
5 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
6 乔学军;刘蓉;;一种构造光滑的闭NURBS曲线的算法及应用[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
7 李博;李晓光;王林;蔡振璐;林延明;焦书静;张铮一;杨帆;;B型螺旋桨图谱的模块化程序设计[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
8 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
9 柴书彦;方哲民;;模具补偿曲面法向矢量的计算[A];电子玻璃技术学术论文集[C];2004年
10 贾文颖;杨庆山;;膜结构CAD系统前后处理的初步研究与开发[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐小峰;面向船舶制造协同物流网络的资源优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
4 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
5 王晓东;双机架紧凑式炉卷轧机模型自适应优化控制[D];昆明理工大学;2008年
6 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
7 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
8 沈莞蔷;CAD中变次数B样条的理论及其应用研究[D];浙江大学;2010年
9 李林杰;生态高值农业技术创新模式研究[D];湖南农业大学;2010年
10 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 毛晓捷;面向鞋楦自由曲面工件的柔性夹具设计方法研究与应用[D];浙江理工大学;2010年
5 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
7 纪晓俊;有理贝齐尔曲线对回旋线的逼近[D];郑州大学;2010年
8 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
9 庞子华;油船改装散货船方案设计及分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 孙浩;基于Rhino开发船舶设计建模系统[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙汉;谌永祥;;NURBS曲线的实时插补算法[J];兵工自动化;2006年01期
2 李擎,郑德玲,唐勇,陈占英;一种新的模糊遗传算法[J];北京科技大学学报;2001年01期
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10 刘寅东,唐焕文,李纪选;船型多方案选优决策的层次分析方法[J];船舶工程;1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 闫颖;方卫宁;;高速列车头部外形设计的探析[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
2 柏威;非线性波浪与任意三维物体的相互作用[D];大连理工大学;2001年
3 纪凤欣;基于断层图象的几何重建理论与技术研究[D];大连理工大学;2002年
4 张明霞;基于NURBS曲面的船舶破舱稳性计算方法研究[D];大连理工大学;2002年
5 于丕强;NURBS曲面重构中的几何连续性问题[D];大连理工大学;2002年
6 陈绍平;NURBS曲线及其在船舶型线设计中的应用研究[D];武汉理工大学;2002年
7 张晓兔;基于B样条的三维船体水动力数值计算研究[D];武汉理工大学;2002年
8 邹劲;船舶设计集成化研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 张景峤;细分曲面生成及其在曲面造型中的应用研究[D];浙江大学;2003年
10 张海彬;FPSO储油轮与半潜式平台波浪载荷三维计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙浩;基于Rhino开发船舶设计建模系统[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 彭妍;基于NURBS的船体曲面交互式CAD研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 郑刚;TRIBON 数据提取与BOM生成[D];大连理工大学;2000年
4 杜广东;NURBS技术剖析及其在船体线型表达上的行为研究[D];大连理工大学;2000年
5 许柳青;特征技术在注塑件及其模具设计中的应用研究[D];湖南大学;2001年
6 王锋;复杂金相组织的形态学分析与程序设计[D];重庆大学;2002年
7 缪炳荣;列车三维参数化外形CAD系统的研究与实现[D];西南交通大学;2002年
8 刘文海;NURBS中某些问题的研究[D];大连理工大学;2003年
9 雷栋;离散组合体稳性曲线计算原理与程序实现[D];大连理工大学;2003年
10 靳李平;离心泵的CFD分析与改型设计[D];西安理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙小苓;范小平;周家华;;有限元法在颗粒填充型复合材料结构与力学性能关系研究中的应用[J];包装工程;2011年19期
2 刘坤;徐磊;李双明;;三维重构技术在金属材料微观结构研究中的应用[J];材料导报;2012年19期
3 伍琼仙;丁国富;阎开印;;动车组动力转向架驱动齿轮参数化设计[J];机车电传动;2011年04期
4 黄金锋;万松林;;基于设计特征的FRIENDSHIP船型参数化方法及实现[J];中国舰船研究;2012年02期
5 蒋仕伟;徐筱欣;;基于CFD的闭式机舱通风系统三维数值模拟[J];中国舰船研究;2013年02期
6 汤兆平;杨建国;吴松棋;孙剑萍;葛洪林;;真空管道运输系统的参数化概念设计[J];制造业自动化;2013年14期
7 朱大伟;钱林方;徐亚栋;;基于Pro/E的炮身参数化设计[J];火炮发射与控制学报;2013年04期
8 辛海霞;金玉盟;吴瑕;;耙吸挖泥船疏浚施工三维动画仿真[J];水道港口;2012年03期
9 吴飞;胡浩民;顾小力;;船舶机舱热交换效应的仿真与分析[J];上海工程技术大学学报;2011年04期
10 张建中;李坤;张树君;王凤霞;卢寿丽;;可移动切断机的设计与仿真[J];食品与机械;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈京普;船舶兴波与浮体运动的非线性现象研究[D];中国舰船研究院;2011年
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3 冯佰威;基于多学科设计优化方法的船舶水动力性能综合优化研究[D];武汉理工大学;2011年
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6 张萍;船型参数化设计[D];江南大学;2009年
7 郑玄亮;船海工程设计中的博弈分析法研究与应用[D];大连理工大学;2010年
8 方黎勇;基于ICT切片图像的零件内部缺陷三维重构关键技术研究[D];西南交通大学;2009年
9 王世勇;高性能激光加工控制关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 刘晓芳;铁路车轮型面参数化设计理论[D];北京交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭妍;基于NURBS的船体曲面交互式CAD研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 周建军;虚拟样船快速建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 高尚鹏;汽车车身A级曲面光顺关键技术研究[D];山东理工大学;2011年
5 马鹏;基于ADAMS/Rail虚拟样机车端连接装置相对位置仿真平台二次开发[D];西南交通大学;2011年
6 胡乙钦;机车车辆转向架构架参数化CAD系统研究[D];西南交通大学;2011年
7 张庆礼;大功率石油平台支援船(OSV)型线设计研究[D];江苏科技大学;2011年
8 李宜宇;玻璃钢快艇结构有限元分析中边界约束条件的初步研究[D];江苏科技大学;2011年
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10 彭正梁;运载器水下发射及弹器水面分离弹道计算[D];中国舰船研究院;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林焰,纪卓尚,戴寅生,王世连,邓燕萍,杜丽霞;船舶型线设计软件系统[J];船舶工程;1995年02期
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7 唐良红,孙立镌,王树胜;基于特征的参数化设计和实体模型编辑的研究[J];工程图学学报;1999年02期
8 冯秀娟,谢光辉,肖华南,唐荣锡;VCAD──一种基于作图辅助线的二维参数化系统[J];工程图学学报;1994年01期
9 罗源伟,李晓龙;基于约束的3D图形设计研究[J];桂林电子工业学院学报;1998年02期
10 凌云,马玉林,周洪玉,周岩;基于AutoCAD的参数化特征建模技术[J];计算机辅助设计与制造;1999年10期
【相似文献】
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1 周正华;罗卫民;;限制在光滑参数曲线上的С~1曲面插值[J];兰州理工大学学报;2006年06期
2 彭芳瑜,周云飞,周艳红,周济;面向数控加工的曲面生成算法研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);1999年S1期
3 许有信 ,丁金扣;三角域上的九参B-B插值曲面及其凸性[J];南京航空航天大学学报;1989年01期
4 方逵,刘杰;任意三角域上的光滑插值法[J];国防科技大学学报;1993年02期
5 朱惠延,罗扬;一种三角域上的C~n插值方法[J];长沙电力学院学报(自然科学版);1995年02期
6 张梅华,梁文康;一个三角形网格上等值线图的绘制算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1997年03期
7 武壮,杨树红,杨光;对衣料类柔性曲面变形的一种描述[J];吉林工业大学自然科学学报;1997年02期
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9 白福全;参变量样条函数在涡轮叶片型面插值中的应用及其程序[J];内燃机工程;1983年01期
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1 邓飞;剖面三维地质建模与高斯射线束正演的研究与实现[D];成都理工大学;2007年
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3 周联;曲线曲面造型中的三类几何逼近[D];浙江大学;2010年
4 刘杰;水工岩体结构三维精细建模与曲面块体分析理论与应用研究[D];天津大学;2009年
5 李伟涛;三角形网格上曲面重构研究[D];山东大学;2013年
6 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
7 解为成;基于局部摸索的差分进化算法及其在曲面重建中的应用[D];武汉大学;2013年
8 叶长明;三维人脸识别中若干关键问题研究[D];合肥工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范宜艳;基于NURBS的自由曲面重构技术研究及开发[D];天津大学;2004年
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3 李婷;一类保正样条插值问题的研究[D];辽宁师范大学;2012年
4 李伟;基于等高线的三维电子地形生成[D];电子科技大学;2003年
5 许晓兰;逆向工程中的NURBS曲面重构研究[D];南京理工大学;2003年
6 朱勇;成像激光雷达多维数据处理与三维重构研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 孙禹枫;CAD模型修复技术研究[D];华中科技大学;2007年
8 王德敏;空气污染数据可视化方法研究及可视化系统实现[D];山东大学;2012年
9 方超;带切向约束的B样条插值[D];浙江大学;2012年
10 张浩;空间结构曲面造型算法及程序实现[D];浙江大学;2005年
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