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第1章 绪论1

1.1 船舶三维参数化设计技术研究意义1

1.1.1 提高设计效率和建造精度，缩短造船周期1

1.1.2 提高设计和计算精度2

1.1.3 加快船舶设计建造一体化的发展进程5

1.2 船舶设计研究进展6

1.2.1 船舶CAD技术发展6

1.2.2 船体曲面造型技术8

1.2.3 曲面求交算法研究11

1.2.4 基于曲面表达的几何特性计算12

1.2.5 船舶静水力特性计算14

1.2.6 主船体分舱及舱容计算14

1.2.7 船舶自由浮态计算15

1.2.8 自由液面对浮态和稳性影响的研究16

1.2.9 稳性计算方法研究17

1.2.10 船体结构强度有限元分析研究18

1.2.11 智能算法在船舶初步设计中的应用18

1.2.12 小水线面双体船型线设计方法研究19

第2章 NURBS相关知识初步21

2.1 NURBS定义、特性及基本算法21

2.1.1 B样条基函数定义21

2.1.2 NURBS曲线定义21

2.1.3 NURBS曲面定义22

2.1.4 NURBS曲线和曲面特性22

2.1.5 NURBS基本算法23

2.2 利用NURBS构造组合曲线24

2.3 利用截面线生成蒙皮曲面25

第3章 船体曲面NURBS表达27

3.1 概述27

3.2 船体坐标系定义28

3.3 船体曲面分片表达29

3.3.1 船体曲面边界线定义29

3.3.2 曲面分片31

3.3.3 边界处理33

3.3.4 船体曲面分片NURBS表达33

3.3.5 实例37

3.4 基于单一NURBS函数的船体曲面表达43

3.4.1 用单一NURBS曲面函数表达船体曲面44

3.4.2 用单一NURBS曲面函数表达甲板46

3.4.3 用单一NURBS曲面函数表达内底内壳46

3.4.4 船体曲面表达的数据结构46

3.4.5 船体曲面型值数据结构46

3.4.6 曲面定义数据的计算机存储结构47

3.4.7 计算实例及结果分析47

第4章 平面与曲面求交算法56

4.1 概述56

4.1.1 求交算法应满足的要求57

4.1.2 曲面求交基本类型57

4.1.3 参数／参数曲面求交基本方法58

4.2 算法原理及描述59

4.2.1 平面与曲面的相对位置59

4.2.2 求交算法基本原理60

4.3 基于求交算法的计算63

4.3.1 曲面仅被一个平面交割的计算64

4.3.2 曲面被两个以上平面交割的计算65

4.4 算法应用66

第5章 基于曲面表达的几何特性计算73

5.1 概述73

5.2 广义棱柱的概念74

5.3 几何体几何特性计算公式75

5.4 计算方法76

5.4.1 截面积及特性计算76

5.4.2 局部表面积及特性计算77

5.4.3 体积及特性计算77

5.5 计算实例79

第6章 船舶静水力特性精确计算84

6.1 概述84

6.2 静水力特性参数定义85

6.2.1 浮性参数86

6.2.2 稳性参数86

6.2.3 船型系数参数88

6.2.4 型湿表面积89

6.3 静水力特性计算89

第7章 主船体虚拟分舱及舱容要素曲线计算100

7.1 概述100

7.1.1 参数化虚拟分舱意义100

7.1.2 舱容计算意义101

7.1.3 虚拟分舱及舱容计算方法概述101

7.2 主船体参数化分舱方法103

7.2.1 舱室形状分类103

7.2.2 分舱参数化定义方法104

7.2.3 参数化虚拟分舱步骤107

7.3 舱容计算方法108

7.4 计算实例及结果分析109

第8章 基于遗传算法求解船舶自由浮态114

8.1 概述114

8.1.1 浮性基本概念114

8.1.2 现有自由浮态计算方法116

8.2 遗传算法简介117

8.3 船舶自由浮态计算118

8.3.1 自由浮态计算优化模型118

8.3.2 用于自由浮态计算的遗传算法119

8.4 计算实例122

第9章 自由液面对稳性的精确修正126

9.1 概述126

9.2 自由液面对稳性影响127

9.3 自由液面修正规范算法127

9.4 自由液面修正精确算法128

9.4.1 倾斜力矩计算原理129

9.4.2 倾斜力矩和自由液面修正量计算130

9.5 计算实例及结果分析130

第10章 直接计算船舶最小稳性的模糊遗传算法139

10.1 概述139

10.2 等排水体积条件下浮心确定140

10.2.1 任意水线面下排水体积和浮心坐标计算140

10.2.2 等排水体积条件下水线面和浮心位置确定140

10.3 最小稳性计算模型140

10.4 求解最小稳性的模糊遗传算法142

10.4.1 模糊编码142

10.4.2 交叉率和变异率的模糊控制143

10.4.3 模糊遗传算法步骤146

10.5 稳性计算步骤147

10.5.1 不计自由液面的静稳性臂计算147

10.5.2 精确自由液面修正147

10.5.3 稳性曲线确定147

10.6 计算实例及结果分析147

第11章 船体结构参数化有限元建模及分析151

11.1 概述151

11.2 船体结构特点152

11.3 传统有限元建模方法简介153

11.4 基于ANSYS的参数化船体结构有限元建模方法153

11.4.1 结构简化153

11.4.2 单元选取154

11.4.3 材料特性及许用规范155

11.4.4 有限元模型建立156

11.4.5 计算工况确定169

第12章 基于ObjectARX的船舶三维参数化设计程序开发172

12.1 概述172

12.1.1 AutoCAD数据库172

12.1.2 ARX类库集174

12.1.3 自定义类派生机制175

12.1.4 在ARX应用程序中使用MFC177

12.2 基于ARX开发船舶三维参数化设计程序PSD178

12.2.1 程序功能178

12.2.2 程序类定义179

12.2.3 程序类层次结构关系181

12.2.4 程序界面184

第13章 小水线面双体船参数化型线设计186

13.1 概述187

13.1.1 小水线面双体船发展历史187

13.1.2 SWATH船的主要优缺点190

13.1.3 SWATH船型线设计方法概述193

13.2 SWATH船型线表达方法195

13.2.1 SWATH船的型线特点195

13.2.2 SWATH船的设计参数199

13.2.3 数学船型基本理论205

13.2.4 SWATH船的数学表达206

13.3 SWATH船型线设计212

13.3.1 主尺度及主要船型参数的选择212

13.3.2 典型中横剖面设计215

13.3.3 有效控制横剖面面积曲线及支柱厚度曲线217

13.3.4 插值生成船型222

13.3.5 SWATH船型线设计步骤226

13.4 SWATH船型线设计软件建模227

13.4.1 SWATH船型线设计软件功能分析228

13.4.2 定义系统对象类229

13.4.3 类之间的关系结构233

13.5 SWATH船型线设计的软件实现238

13.5.1 SWATH船设计软件实现238

13.5.2 SWATH船型线设计实例243

参考文献260