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CATIA的船舶设计应用

2017/12/18    来源:互联网    作者:谭补辉      
关键字:CATIA  船舶设计  应用  
本文介绍了CATIA,指出了其在船舶行业中的应用范围与功能,分别从船体设计、管系、电气放样设计、舱室、设备设计、电子船样与报表设计几方面入手,深入阐述了CATIA的应用手段,最后分析了该软件的应用效果,强调了其应用优势,并对其未来的发展方向进行了展望,仅供参考。

    CATIAPLM协同解决方案的一部分,混合建模技术十分先进,目前主要应用于汽车、摩托车制造、航空航天以及船舶设计等领域,为设计水平以及生产效率的提高带来了较大的帮助。海上交通作为一种主要交通形式,对安全性要求较高,因此保证船舶质量极其重要。将CATIA 用于船舶设计,是当前技术发展对船舶行业的主要要求,同时也是船舶质量以及生产效率提高的关键途径,对其应用情况加以研究十分必要。

1 CATIA概述

1.1 CATIA简介

    CATIA是法国Dassault System 公司旗下的CAD/CAE/CAM 一体化软件,其曲面设计模块是其优势的主要体现,可用于航空航天、汽车工业以及造船工业等行业中,投资成本低,设计精密度高,且支持建立数据资源库及离线模型库,是目前各领域生产设计的首选软件。

1.2 CATIA软件在船舶行业的应用

    CATIA软件在船舶行业的应用主要体体现在船体设计、管系设计、风管设计、电气设计、舱室设计等。

    (1)船体设计:船体结构复杂,且船壳呈曲面形式,可将CATIA 用于船体设计中,从船体结构设计出发,充分发挥其曲面设计的优势,制作出详尽且精密的施工图,为船舶制造与生产提供参考。

    (2)管系设计:管线通常隐藏在船舶内部,传统二维设计方案,设计较困难。CATIA 具有三维可视化功能,将其用于管线设计中,可提高管线设计与布局的合理性。

    (3)风管设计:可采用CATIA 软件,完成风管参数的设计及布局工作。

    (4)电气设计:可采用CATIA 软件,完成电气设计的放样工作。

    (5)舱室设计:可将平面设计与曲面设计相结合,对船舶舱室加以设计和布置。

    除此之外,CATIA 软件还可用于电子船样以及报表设计等环节[3],可充分囊括船舶设计的每一部分内容,将其用于船舶设计过程中,不仅能够提高设计效率与可视化水平,同时还能够有效减少设计漏洞及错误的发生,是船舶设计发展的主要方向与必经之路。

2 CATIA的船舶设计应用

2.1 CATIA功能

    CATIA应用于船舶设计中,其功能主要体现在分段三维建模与有限元分析两方面。

2.1.1 分段三维建模

    CATIA软件具有分段三维建模的功能。在过去,船舶设计以及施工图纸的绘制,均需要以二维的方法来完成,困难程度大,对设计人员专业素质要求高,且容易出现漏洞及错误,极大的阻碍了船舶的生产与行业的发展。CATIA 软件的三维建模功能,可将二维平面结构图转换成三维模式,如此,船舶中的每一部分管线、机械、零件等,便能够以可视化的形式展现,可为设计人员对设计图纸的调整以及施工人员的参考带来极大的便利,能够使施工人员清楚的了解不同构件的不同装配顺序,且能够施工人员根据生产要求,与设计人员一同对施工环节进行调整,以提高施工效率。

2.1.2 有限元分析

    在船舶设计完成之后,为确保其设计合理,应采用有限元分析的方法,通过动态分析与静态分析两种手段,对船舶的功能加以确认。在CATIA 软件的支持下,船舶设计结果会以模型的形式体现,工作人员可利用软件的有限元分析功能,对所设计的船舶的局部强度等力学参数进行计算,如船底板格弯曲应力计算等,如发现设计存在问题,或力学参数无法满足船舶质量及功能需求,设计人员需在CATIA 软件中,对施工图加以修改,最终达到提高设计紧密度与科学性的目的。

2.2 船体的内部结构与受力情况

    船体内部构件较多,主要包括种种管系、舱室、发动机等。以管道为主的种种内部构造,具有隐秘性,属船舶设计中较困难的部分,传统设计方法无法实现可视化,设计常出现漏洞,采用CATIA设计,可有效解决这一问题。

    船舶在形式过程中,受风浪阻力较大,从理论上讲,可将船体的受力分为总纵弯曲力、横向力、局部力三种,以总纵弯曲力为例,总纵弯曲力与总纵强度有关,沿船长方向,重力与浮力呈现不均匀的特点,是导致总纵弯曲力产生的主要原因,相比处于静水中时,船舶在风浪中航行,总纵弯曲力更大。对船体结构加以优化设计,可有效平衡总纵弯曲力,进而提高船舶航行的稳定性。

2.3 CATIA的具体应用

    CATIA可用于船舶设计中的船体设计、管系、电气放样设计、舱室、设备设计以及电子船样、报表设计中。某造船厂为提高生产水平与生产效率,对该软件进行了实际应用,具体手段如下:

2.3.1 船体设计图

    CATIA船体结构设计流程如图1:

    1

    图1 CATIA船体结构设计流程

    从图1中可以看出:用于船体结构设计的CATIA软件,主要包括SFD、SDD两大模块。SFD 又称基础设计,SDD 又称详细设计。SFD 模块的功能主要在于对整船或较大区域的框架进行设计,如壁板设计、型材设计以及开孔设计等。SDD模块的功能主要在于实现分段设计,如型材端部设计、肘板设计以及贯穿孔设计等。在上述设计完成之后,便可得到初步的零件图。工作人员在考虑船舶功能及设计要求的基础上,对其零件图进行了修改与完善,最终利用CATIA 软件,完成了船体结构的设计。

责任编辑:张纯子
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