船舶與浮式海洋結構物參數(shù)化設計內(nèi)容簡介

《船舶與浮式海洋結構物參數(shù)化設計》可供船舶與海洋工程領域相關專業(yè)人員閱讀，亦可供本科生、研究生和高校教師參考。書中提出的方法均通過編制軟件加以驗證，各種算法通過編程實現(xiàn)，并給出工程應用算例。

緒論 1

第1 章參數(shù)化設計方法概述 8

1. 1幾何造型技術的發(fā)展歷史 8

1. 1. 1二維線框造型技術 8

1. 1. 2三維線框造型技術 9

1. 1. 3曲面造型技術 9

1. 1. 4無約束實體造型技術 10

1. 1. 5參數(shù)化技術 11

1. 2參數(shù)化設計方法的分類 12

1. 2. 1程序參數(shù)化設計方法 12

1. 2. 2基于構造歷史的參數(shù)化設計方法 13

1. 2. 3基于幾何約束求解的參數(shù)化設計方法 14

1. 2. 4混合式參數(shù)化設計方法 15

1. 3草圖三要素 16

1. 3. 1幾何圖元 16

1. 3. 2幾何約束 16

1. 3. 3幾何約束求解 18

1. 4特征造型實體造型技術 21

1. 5船舶與海洋結構物設計中常用的幾何造型技術 22

第2 章船體曲面三維參數(shù)化設計方法 23

2. 1船體曲面表達 23

2. 1. 1船體曲面整體表達法 24

2. 1. 2船體曲面的分片表達 25

2. 2船體曲面參數(shù)化設計基本原理 29

吁

2. 2. 1傳統(tǒng)的船舶線型設計方法 29

2. 2. 2船體曲面光順性準則 30

2. 3船型變換函數(shù) 30

2. 4船型變換函數(shù)光順性證明 32

2. 4. 1船型變換函數(shù)C2連續(xù)性證明 32

2. 4. 2船型變換函數(shù)滿足光順性準則(2)的證明 33

2. 4. 3船型變換函數(shù)滿足光順性準則(3)的證明 34

2. 5變換函數(shù)的應用 34

2. 6船體曲面局部變換 34

2. 6. 1首尾曲面局部修改 35

2. 6. 2局部增加排水量 36

2. 7船體曲面整體變換 39

2. 7. 1船體曲面整體線性變換(1 - Cp 法) 39

2. 7. 2船體曲面二次變換(Lackenby 法) 41

2. 8船體曲面UV 度變換 41

2. 9小結 43

第3 章浮式海洋結構物主結構型表面參數(shù)化設計 45

3. 1TSPS 參數(shù)化建模 46

3. 2TSPS 草圖 46

3. 2. 1幾何圖元 46

3. 2. 2幾何約束 47

3. 2. 3過約束與欠約束處理 49

3. 2. 4幾何約束求解 50

3. 3基于特征造型法建立TSPS 三維模型 51

3. 4海洋平臺TSPS 參數(shù)化設計 53

3. 4. 1海洋平臺TSPS 草圖 54

3. 4. 2海洋平臺TSPS 三維模型 55

3. 5船舶TSPS 參數(shù)化設計 56

3. 5. 1船舶TSPS 分類 56

3. 5. 2船舶TSPS 草圖 57

3. 5. 3船舶TSPS 三維建模 60

3. 6浮船塢TSPS 參數(shù)化設計 61

3. 6. 1浮船塢TSPS 草圖 61

3. 6. 2浮船塢TSPS 參數(shù)化建模 63

3. 7小結 63

第4 章三維參數(shù)化總布置與分艙設計 65

4. 1實體造型技術 65

4. 1. 1單元分解表示法 65

4. 1. 2構造實體幾何表示法(CSG) 67

4. 1. 3邊界表達法 67

4. 1. 4B - Rep 與CSG 混合表達法 68

4. 1. 5ACIS 三維幾何造型內(nèi)核 69

4. 2三維參數(shù)化總布置設計 70

4. 2. 1總布置草圖的幾何約束求解系統(tǒng) 72

4. 2. 2通過總布置草圖調(diào)整設備的空間位置 73

4. 3三維參數(shù)化分艙 75

4. 3. 1雙層結構艙室模型 75

4. 3. 2圍成艙室的B - Rep 曲面集建立 76

4. 3. 3基于ACIS 構造艙室B - Rep 77

4. 4船舶參數(shù)化分艙優(yōu)化設計方法 79

4. 4. 1ISP 及艙室參數(shù)化模型 80

4. 4. 2船舶參數(shù)化分艙優(yōu)化設計優(yōu)化模型 81

4. 4. 3設計變量的分類 81

4. 4. 4基于參數(shù)化技術的船舶分艙優(yōu)化設計方法 81

4. 4. 5油船參數(shù)化分艙優(yōu)化設計方法 82

4. 4. 6船舶內(nèi)殼結構參數(shù)化優(yōu)化設計特點 90

4. 5小結 90

第5 章三維參數(shù)化浮性與穩(wěn)性計算方法 92

5. 1傳統(tǒng)的完整穩(wěn)性計算方法概述 92

5. 1. 1基于插值法的自由浮態(tài)穩(wěn)性計算方法 93

5. 1. 2基于優(yōu)化方法的自由浮態(tài)下穩(wěn)性計算方法 93

5. 1. 3傳統(tǒng)穩(wěn)性計算方法的局限性 94

5. 2浮體參數(shù)化建模 95

喻

5. 2. 1外部模型 95

5. 2. 2內(nèi)部模型 97

5. 3基于B - Rep 的靜水力特性計算 98

5. 3. 1基于三維實體模型的靜水力曲線計算 99

5. 3. 2基于三維實體模型的穩(wěn)性插值曲線計算 100

5. 3. 3基于三維實體模型的邦戎曲線計算 101

5. 4基于三維浮體模型的復原力臂直接迭代算法 102

5. 4. 1基于三維B - Rep 浮體模型的復原力臂計算原理 102

5. 4. 2復原力臂計算方法的正確性驗證 103

5. 5基于三維浮體模型的靜穩(wěn)性曲線計算實例 105

5. 5. 150000 DWT 成品油船靜穩(wěn)性曲線計算 106

5. 5. 23000m 深水半潛式鉆井平臺靜穩(wěn)性曲線計算 107

5. 5. 3300 英尺自升式鉆井平臺靜穩(wěn)性曲線計算 108

5. 5. 48 萬t 浮船塢靜穩(wěn)性曲線計算 109

5. 6基于B - Rep 浮體模型的破艙穩(wěn)性計算方法 110

5. 6. 1傳統(tǒng)破艙穩(wěn)性計算方法 110

5. 6. 2基于三維實體模型計算浮式海洋結構

物破艙穩(wěn)性基本原理 111

5. 6. 3基于B - Rep 浮體模型的艙室破損后

靜水力性能計算 112

5. 6. 4基于B - Rep 浮體模型的艙室破損后浮態(tài)計算 113

5. 6. 5艙室破損后穩(wěn)性計算 114

5. 7穩(wěn)性曲面及其應用 114

5. 7. 1靜穩(wěn)性曲面定義 115

5. 7. 2靜穩(wěn)性曲面建立 115

5. 7. 3靜穩(wěn)性曲面的性質(zhì) 116

5. 7. 4靜穩(wěn)性曲面應用 116

5. 8小結 118

第6 章船舶與海洋結構物結構參數(shù)化設計 119

6. 1浮式海洋結構物的結構表達 119

6. 2浮式海洋結構物結構參數(shù)化建模 120

6. 3船體結構程序參數(shù)化建模方法 121

6. 3. 1船體結構功能模塊定義 122

6. 3. 2船體結構模型定義 124

6. 3. 3參數(shù)的選取 126

6. 3. 4程序結構參數(shù)化設計方法的特點 127

6. 4基于三維幾何約束求解的船舶結構參數(shù)化設計 128

6. 4. 1船舶結構參數(shù)化機制 128

6. 4. 2三維幾何約束求解 129

6. 4. 3板材附屬結構參數(shù)化建模 131

6. 4. 4尺度驅(qū)動特性 132

6. 4. 5基于三維幾何約束求解的船體結構參數(shù)化

建模方法的特點 133

6. 5基于幾何約束求解的結構參數(shù)化建模方法 133

6. 5. 1板材的參數(shù)化建模 134

6. 5. 2附屬結構參數(shù)化建模 134

6. 6浮式海洋結構物結構三維模型的應用 135

6. 6. 1三維參數(shù)化模型在船體結構屬性計算中的應用 136

6. 6. 2三維結構模型在管系及通風等系統(tǒng)設計中的應用 137

6. 6. 3三維結構模型在結構FEA 中的應用 138

6. 7結構有限元分析 138

6. 7. 1傳統(tǒng)的有限元前處理技術 138

6. 7. 2基于參數(shù)化設計方法的船舶結構有限元前處理 140

6. 7. 3兩次劃分的網(wǎng)格生成方法 141

6. 7. 4初步網(wǎng)格劃分 142

6. 7. 5曲面板的初步網(wǎng)格劃分 145

6. 7. 6二次網(wǎng)格劃分 149

6. 8小結 153

第7 章浮式海洋結構物參數(shù)化結構優(yōu)化設計 154

7. 1浮式海洋結構物結構優(yōu)化設計概述 154

7. 1. 1浮式海洋結構物結構優(yōu)化設計方法研究現(xiàn)狀 155

7. 1. 2結構尺寸優(yōu)化方法 155

7. 1. 3結構形狀優(yōu)化方法 156

7. 2浮式海洋結構物結構尺寸優(yōu)化方法 156

御

7. 2. 1相關概念 156

7. 2. 2結構構件尺寸優(yōu)化的優(yōu)化模型 157

7. 2. 3基于屈服強度和屈曲強度的結構尺寸優(yōu)化方法 158

7. 2. 4板縫分布優(yōu)化設計 160

7. 2. 5板縫分布優(yōu)化方法 161

7. 2. 6對規(guī)范尺度的考慮 163

7. 2. 762000DWT 散貨船尺寸優(yōu)化設計算例 165

7. 2. 8結構尺寸優(yōu)化方法的特點 171

7. 3浮式海洋結構物參數(shù)化結構形狀優(yōu)化設計 171

7. 3. 1參數(shù)化結構形狀優(yōu)化的優(yōu)化模型 172

7. 3. 2優(yōu)化方法的選擇 173

7. 3. 3浮式海洋結構物結構形狀優(yōu)化設計流程 175

7. 3. 4參數(shù)化結構形狀優(yōu)化設計實例 175

7. 4小結 178

結語 179

附錄A 181

附錄B 183

參考文獻 194 2100433B

《船舶與海洋工程結構物強度》主要圍繞船舶和浮式海洋平臺強度的內(nèi)容進行了論述，內(nèi)容分為船體強度和海洋平臺強度兩部分。第1部分為船體強度，共6章，分別介紹了船舶的外載荷、船體梁的總縱強度、局部強度、扭轉(zhuǎn)強度、上層建筑和應力集中；第2部分為浮式平臺強度，共5章，分別介紹了平臺的海洋環(huán)境載荷、錨泊定位系統(tǒng)、幾種典型的深水浮式平臺（如半潛式平臺、立柱式平臺和張力腿平臺）。

《船舶與海洋工程結構物強度》可作為船舶與海洋工程專業(yè)學生的教材和參考書，也可供船舶和海洋平臺設計分析人員參考。

本教材的特點是概念闡述簡明清晰，理論推導嚴密詳盡，并穿插配合工程應用實例說明，目的是使學生通過工程應用實例來加深對船舶與海洋結構物結構設計與分析基本原理和基本概念的理解，以期收到事半功倍的效果。本教材的重點是以結構靜力學和動力學為基礎，研究船舶與海洋結構物結構設計與分析的外載荷計算、結構動力響應、結構規(guī)范設計、結構直接計算法設計等。

隨國際形式的復雜化、國際交往與運輸?shù)念l繁以及國內(nèi)陸路交通的形勢嚴峻，船舶與海洋工程成為捍衛(wèi)疆域完整以及擴大交往密度而亟待發(fā)展的學科。該專業(yè)運用物理、數(shù)學、力學、船舶與海洋工程原理的基本理論和基本知識，掌握船舶與海洋結構物的設計方法，研究船舶輪機的工作原理；了解造船和海洋開發(fā)的先進科學研究理論，新型艦船和海洋結構物的應用前景和發(fā)展動態(tài)；船舶與海洋結構物設計制造學主要從事新型船舶與海洋工程結構物，水下深潛器的設計開發(fā)，主要研究領域有：船舶與海洋工程和其它各種結構的強度、剛度、疲勞斷裂、振動及結構可靠性；海洋流體力學；船舶阻力、推進、穩(wěn)性、操縱性和耐波性。中國部分研究成果已達到國際水平。輪機工程主要是研究船舶機械的原理以及應用，隨信息技術的不斷發(fā)展，雷達、遙感技術的應用，環(huán)境保護要求的提高以及對能源的更高效利用，船舶的動力裝置、船舶電器設備、輪機自動化系統(tǒng)等都面臨著新的技術要求與挑戰(zhàn)。個別院校在輪機工程專業(yè)里還設置了分支學科——輪機管理專業(yè)，以培訓能夠從事海洋船舶輪機運行管理工作，具有船舶動力裝置系統(tǒng)國航、維修、保養(yǎng)及研究。水聲工程主要研究潛艇等船舶處于水下的船舶在水中的探測、定位以及對水中兵器的引導和對抗。中國正積極進行聲納在水中傳輸特性的研究，并在該領域取得一定的成功。