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基于NURBS的船体曲面交互式CAD深入研究

于继清  
【摘要】:船体曲线曲面造型技术是当今船舶制造设计的重要组成部分,如何快速准确的表达船体曲面造型成为当今设计者的研究目标。NURBS算法由于继承了B样条曲线及贝齐尔曲线的优点而被认为是曲线曲面造型技术中最优秀的算法而被广泛采用,在此基础上开发的各种船舶制造CAD软件已被各大船舶生产厂商应用到实际工程生产中。 本文在采用NURBS算法的基础上,通过编程实现对船体曲线及曲面的表达,并对船体光顺性进行研究,为船体型线及曲面的设计提供一种解决方法。 本文分析了NURBS算法在船体曲线曲面拟合过程中的具体应用,采用NURBS中的反算算法实现由船体型值点到船体曲线曲面的拟合;针对船体型线中的直线、二次圆弧、自由曲线的组合利用NURBS算法的升阶及节点插入实现了统一表达;通过对能量法、最小二乘法等光顺方法的分析提出并求解曲线光顺表达式,将其运用到船体曲线的生成当中;借鉴TRIBON中Lines模块的曲面光顺方法构造了基于辅助线的船体曲面三向交互式光顺方法;最后利用C++及OpenGL实现船体曲面设计软件系统开发。 本软件成功将NURBS算法与船体曲线曲面表达相结合,操作简单、直观形象、具有良好的交互性,能够生成满足要求的船体型线及曲面,为今后船舶设计中实际应用打下了良好的基础。


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