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基于CAXA与CATIA的船体三维建模技术比较分析

2017/12/11    来源:互联网    作者:赵洁  张伟      
关键字:船体结构  三维建模  CAXA  CATIA  
对300箱多用途集装箱船船体结构进行生产设计,分别使用CAXA和CATIA实体软件完成三维建模,着重研究船体构件建模和装配模拟,展示三维设计技术在船舶生产设计中的应用。对国产软件CAXA和大型造船三维软件CATIA在曲面造型和参数化设计等方面的功能进行比较分析,进一步研究探讨三维建模技术在船体复杂曲面生产设计中的运用。

0 引言

    在以往,船体生产设计通常是由设计人员在头脑中完成工作对象的三维构模,再在图纸上用二维线条描述出来,施工人员利用这些图纸指导施工。而随着计算机辅助设计技术的推广和应用,尤其是三维建模软件的大规模使用,使设计人员可在电脑上直接进行三维建模设计,从而更加直观地判断工作对象的具体外形、布置位置及装配关系,有效避免人为误差、设计偏差和构件干涉等问题,并对详细设计起到验证和校核作用,提高设计质量和施工效率。

    在船舶生产设计领域,目前国内外使用的三维系统软件有TRIBON、CAXA、CATIA、CADDS5、FORAN、SBSDS、MASTERSHIP等多种软件。这些软件大多基于传统制造行业的生产需求而研发,然而,由于船体结构的特殊性,尤其是船体外板自由曲面的复杂性,使得很难有一种软件可以在所有方面都具备明显优势。

    本文利用CAXA和CATIA实体软件对300箱多用途集装箱船进行三维建模生产设计,通过构件的创建装配对造船生产的过程进行模拟,并分析两种软件在船舶模型建造的不同之处。

1 建模船舶产品特征概述

1.1 船型

    该船为单浆、单舵、单甲板、方尾、球鼻首、带首楼和尾楼的由中速柴油机驱动的多用途集装箱货船。艉部设补偿导管节能装置。

1.2 主尺度

    表1为该船主尺度值。

    表1 300箱多用途集装箱船主尺度

    1

1.3 三维造型的体系结构

    船体构件种类和数目繁多,形状复杂多变,可慨括为骨架结构和板材结构。型材剖面形状通常鄙仃同定的,不同之处在剖面尺寸和轴线形状。板材结构中,船体外板特别是首尾部都具有非常复杂的形状,船体曲面建模在船舶设计和建造中起着基础作用,为其它船体结构建模提供曲线面信息。故运用三维设计软件进行船体曲线曲面设计是建模时遇到的困难之一。三维建模的核心是零部件、曲面的生成以及模型的装配,然后就是装配构件、形成所需工程图。

    图1即为三维实体没计的框架图,对船体三维实体设计工作进行分解后可以看出主要有以下相关项目:

    (1)骨材和板材构件的建模;

    (2)构件的装配;

    (3)外板和曲面的生成;

    (4)干涉检查;

    (5)生成装配动画,完成结构部件问的装配关系模拟;

    (6)生成需要的削视图和节点图。

    2

    图1 三维实体设计框架图

2 CAXA船体三维实体的完成

2.1 完成实体造型

    标准的型材如扁钢、角钢、球扁钢、槽钢、工字钢等零件在CAXA软件的设计元素库中直接调用然后编辑截面和修改尺寸,复杂骨材等零件可以运用特性生成上具即拉伸、旋转、扫描和放样米完成,然后建立闩定义零什库。复杂的板材曲面生成可以通过直纹面、放样面和导动面等功能来完成,普通外板这种零件表面的曲面生成,可以利用已经绘制出的船体肋骨型线等三维曲线通过放样面来完成。

责任编辑:张纯子
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