船舶曲面分段外板重構及其展開技術研究.pdf

1、隨著計算機的發(fā)展，在汽車、航空、造船等工程制造領域中，曲面展開技術成為毛坯加工尺寸選擇和產(chǎn)品外形設計的重要組成部分。由于船舶制造規(guī)范需要將船進行分段加工，因而船舶曲面分段外板加工過程的自動化成為當前船舶行業(yè)的熱點問題。現(xiàn)有船廠的水火加工技術還不能實現(xiàn)鋼板的一次成形，如果可以為船舶曲面分段外板加工提供準確有效的數(shù)據(jù)，對于提高船舶曲面分段外板制造過程的工作效率及利用率有著重要作用。其中，計算機輔助設計（CAD）技術的發(fā)展和先進制造技術的采用

2、，是實現(xiàn)船舶鋼板自動化加工的重要基礎。
　　本文主要運用圖形學中常用的非均勻 B樣條工具進行船舶曲面分段外板的重構。對非均勻B樣條曲線兩端控制點邊界條件進行調(diào)整,進行非均勻B樣條曲線及曲面的快速反算，通過擴展后的B樣條曲面實現(xiàn)了船舶曲面分段外板的重構。之后在曲面重構的基礎上進行曲面網(wǎng)格的劃分，將自適應網(wǎng)格劃分與delaunay三角網(wǎng)格劃分結合，實現(xiàn)自適應三角網(wǎng)格的劃分。針對船舶曲面分段外板中具有代表性的帆形板與馬鞍形板，通過最小二

3、乘法對重構出的參數(shù)化曲面進行高斯曲率的估算，得出曲率云圖，為驗證網(wǎng)格劃分結果的準確性提供參考，并將自適應網(wǎng)格劃分與常用的多面體網(wǎng)格劃分展開后的面積誤差進行對比分析以驗證自適應劃分效果的實用性。
　　在得到三角網(wǎng)格劃分結果后，基于三角形網(wǎng)格邊長約束，建立最優(yōu)值求解方程組，調(diào)整展開平面網(wǎng)格中各邊的邊長值，以此得到精確地曲面展開圖形。與船廠應用成熟的三角網(wǎng)格展開方法進行曲面展開的面積變化誤差對比，以此驗證基于邊長約束的展開方法的準確性。