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船体曲面特征参数化设计技术研究的中期报告

【摘要】

船体曲面特征参数化设计技术是现代船舶设计中的一项重要技术，其可以较好地解决传统手工造型方法设计船体曲面时存在的诸多问题，如时间成本高、效率低、精度低等。本文对船体曲面特征参数化设计技术的研究进行了初步探讨，总结了目前已有的相关研究成果，并在此基础上提出了一套基于CATIA软件的船体曲面特征参数化设计方法。

【关键词】船体曲面；特征参数化设计；CATIA软件

【正文】

一、前言

近年来，随着航运业的不断发展壮大，越来越多的造船企业将目光投向了船舶设计领域。与此同时，船舶设计技术也在快速发展，从传统的手工造型方法，逐渐转向数字化、智能化的船舶设计。在这个过程中，船体曲面特征参数化设计技术得到了越来越广泛的应用和重视。

船体曲面特征参数化设计技术是指将船体曲面的各种特征参数化，通过数学模型对其进行逻辑分析和处理，最终可以得到一组符合要求的船体曲面设计方案。相比传统的手工造型方法，这种技术具有时间成本低、效率高、精度高等优点，能够较好地满足现代船舶设计的要求。因此，研究船体曲面特征参数化设计技术具有非常重要的现实意义和应用价值。

本文就船体曲面特征参数化设计技术的研究进行初步探讨，总结了目前已有的相关研究成果，并在此基础上提出了一套基于CATIA软件的船体曲面特征参数化设计方法。

二、船体曲面特征参数化设计技术的基本原理

（一）曲面特征参数化

曲面特征参数化是指将船体曲面的各种特征进行数学建模和参数化处理，形成能够被计算机程序所读取和处理的模型。船体曲面可以通过NURBS曲线和曲面的数学模型来表示。

（二）船体曲面特征参数化设计方法

船体曲面特征参数化设计方法是指根据船体曲面的特征参数，从整体到局部，逐步设计出符合要求的船体外形。在设计过程中，需要对船体曲面进行几何建模、拆分、放样等处理，以实现曲面的正确呈现和设计要求的实现。

三、已有研究成果的总结

目前，国内外学者对船体曲面特征参数化设计技术进行了较多的研究，主要成果包括以下几个方面：

（一）曲面表示方法

常用的曲面表示方法包括B样条曲面、Bezier曲面和NURBS曲面等。

（二）曲面拟合方法

常用的曲面拟合方法包括最小二乘法拟合、光顺法拟合和最小二乘光顺法拟合等。

（三）特征参数提取方法

常用的特征参数提取方法包括曲率、法向量、曲面曲率、曲面弯曲等。

（四）船体曲面拆分方法

常用的船体曲面拆分方法包括自动拆分、手动拆分和改进的自动拆分方法等。

四、基于CATIA软件的船体曲面特征参数化设计方法

（一）曲面建模

采用CATIA软件中的GSD模块对船体曲面进行建模，利用B样条曲线和曲面进行曲面表示。

（二）特征参数提取

通过对船体曲面进行分析，提取其各种特征参数，包括曲率、法向量、曲面曲率、曲面弯曲等。

（三）曲面拆分

利用改进的自动拆分方法对船体曲面进行拆分，得到合理的局部曲面。

（四）放样设计

对拆分后的局部曲面进行放样设计，形成符合要求的曲面外形。

（五）局部曲面修正

通过对局部曲面进行修正，进一步提高曲面的精度和真实性。

五、结论

船体曲面特征参数化设计技术对现代船舶设计具有重要的应用和推广价值，可以大大提高船舶外形的精度和真实性。本文提出的基于CATIA软件的船体曲面特征参数化设计方法，在船舶设计领域具有很好的实际应用价值，有助于优化航运业的生产效率和竞争力，提升我国造船业的整体实力。