渔船总体设计方案虚拟验证

摘要

随着国家节能减排政策的实施，传统渔船更新换代逐步进行，对新型节能渔船的需求相应扩大，推动了渔船设计的技术进步，要求渔船设计不断发展，不断创新。对于新设计的渔船，二维图纸虽然仍是主流的设计表达手段，但其固有的局限性也日益突显，业界对采用三维虚拟仿真技术以辅助或代替二维设计技术的需求也越来越强烈。基于三维仿真的虚拟产品验证可以很好的解决在空间布置、结构、型式、设备动作等方面的问题，快速反馈设计修改要求，从而提高设计效率和设计水平。
　　本论文依托国家公益性行业科研专项“渔业节能关键技术研究与重大装备开发”，以CATIA软件为平台，研究国内外关于虚拟仿真技术的现状及成果，结合人机工程学理论，以一条玻璃钢渔船为原型，对整个渔船设计虚拟验证流程中的若干主要问题进行了研究和技术开发。主要包括:船体型值数据的提取与船体外壳的快速生成，船舶设备建模方法与知识工程辅助设计，实时渲染与总体装配，结合人机工程学的虚拟仿真验证等内容。
　　本文通过在AutoCAD与CATIA平台上的二次开发的研究，开发完成了实用的程序界面，从AutoCAD图纸文件中提取出需要的型线数据，并将数据点自动导入CATIA系统中实现船体外壳的生成;在参考前人研究工作的基础上，对船舶设备建模、渲染与装配的流程与方法进行了论述，并结合本文工作实践，对船舶设备建模技术提出了建议;结合我国成年人人体尺寸国家标准，结合人机工程学中人体关节活动范围，提出了动作舒适度等级定义方法，并结合虚拟人模型的姿态角度范围，将舒适度等级定义应用于虚拟人模型的定义中。阐述利用机器人模型，模拟人体工作状态，进行姿态评价方法及流程。并以仿真示例展示了虚拟验证中的视角评价、通过性与可达性、舒适度评价与生物力学分析的方法和原理。
　　开展船舶三维仿真和虚拟现实设计验证的研究和应用有助于推动船舶设计技术水平的不断发展和进步。文中阐述的数据提取技术、建模方法、装配思想具有一定的实用价值和参考意义，文中提出的结合人机工程学的虚拟设计验证策略为该领域的研究提供一定借鉴。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 研究现状

1．3 论文研究内容

1．4 论文结构

2 型线数据提取与船体外壳的快速生成

2．1 引言

2．2 型线数据提取

2．2．1 型线数据提取的思路与方法

2．2．2 基于VBA的数据提取程序介绍

2．3 船体外壳的快速生成

2．3．1 CATIA二次开发简述

2．3．1 CATIA中型值点导入的几种思路

2．3．3 船体外壳生成的实现

2．4 本章小结

3 船舶设备建模与知识工程

3．1 引言

3．2 船舶设备建模

3．2．1 船舶设备模型建立流程概述

3．2．2 船舶设备模型建立的建议与参考

3．3 知识工程

3．3．1 知识工程的初步介绍

3．3．2 知识工程应用的简单探讨

3．4 小结

4 装配设计与实时渲染

4．1 引言

4．2 装配设计

4．3 实时渲染

4．4 小结

5 结合人机工程学的船舶虚拟验证

5．1 引言

5．2 人机工程学理论基础

5．2．1 人机工程学简述

5．2．2 人机工程学在船舶设计中的应用前景

5．3 虚拟人模型的建立

5．3．1 虚拟人模型人体尺寸的确定

5．3．2 虚拟人模型关节活动区域等级定义

5．4 设计方案虚拟验证的实现

5．4．1 虚拟仿真场景的设置

5．4．2 虚拟人工作姿态的设定

5．4．3 验证结果与评价

5．5 小结

6 总结与展望

6．1 研究工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢