一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法及系统技术方案

本申请提供一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法及系统，包括梳理并收集几何模型中型材的共性信息；设定阈值，从型材的共性信息中计算并搜索出型材理论线的端点与要对齐的节点的距离小于阈值的待对齐型材，并为每个待对齐型材匹配搜索出与其相交的约束构件和/或相邻的约束孔；根据相交的约束构件和/或相邻的约束孔与待对齐型材的相对位置关系，确定出待对齐型材的分段折点，以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和/或延伸段的组合线段；将待对齐型材的型材理论线的延伸段和/或调整段的端点对齐至节点集中最接近的节点，实现对型材的分段对齐。本申请提高设计效率和设计准确性，缩短设计周期。短设计周期。短设计周期。

【技术实现步骤摘要】
一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法及系统


[0001]本申请涉及船舶有限元型材处理
，具体而言，涉及一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法及系统。

技术介绍

[0002]船舶设计过程中的不同阶段对船舶三维模型有着不同的要求。在结构设计阶段，主要使用能够精确表达船舶的三维拓扑结构和属性信息的几何模型。而在结构验证阶段，主要使用非精确和离散化的有限元模型将实际工程问题转化为力学问题，以满足有限元计算要求。为了确保船舶几何模型向有限元模型的准确转换，需要提前对几何模型进行简化处理，如删除次要构件、忽略结构细节和调整几何结构等，其中的一项重要工作是对型材位置进行调整。
[0003]为了提高船体结构的强度，船体中通常布置有大量不同规格的型材。在船体几何模型转换为有限元模型时，型材通常由其理论线表示，如被划分为一维梁单元。由于船体的几何模型中型材的理论线是按照型材的真实位置进行布置，在转换为有限元模型后，型材的理论线往往会出现未与附近其它结构连接的现象，导致无法满足网格划分和有限元计算的要求。因此，需要提前在几何模型中对型材的理论线的位置进行调整，使型材理论线的端部连接至附近主要构件的根部，以便于网格划分及后续有限元计算时力的传递。
[0004]目前，型材位置的调整过程主要采用人工完成，通过将型材的理论线作为一个整体，将其起点或终点移动对齐至附近相应节点来实现。该调整方式一方面是由于型材位置受周围结构严格约束的情况，将型材的理论线作为一个整体进行调整方式不满足要求；另一方面是人工调整的过程非常依赖于分析人员的专业知识与操作经验，耗费大量时间且质量难以保证。
[0005]因此，亟需研究一种面向船体结构有限元的型材端部自动分段对齐方法解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法及系统，其实现型材理论线位置的自动分段调整，减轻了分析人员的工作量，提高有限元模型的质量和生成效率。
[0007]第一方面，提供了一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法，包括：
[0008]梳理并收集几何模型中型材的共性信息，所述共性信息包括参考板架、基准板架、设置在基准板架上的约束构件和约束孔，及参考板架上型材端部对齐的构件与基准板架的交点构成的节点集；
[0009]设定阈值，从型材的共性信息中计算并搜索出型材理论线的端点与要对齐的节点的距离小于阈值的待对齐型材，并将待对齐型材按照类别划分为单侧分段对齐型材和双侧分段对齐型材，并为每个待对齐型材匹配搜索出与其相交的约束构件和/或相邻的约束孔；
[0010]根据相交的约束构件和/或相邻的约束孔与待对齐型材的相对位置关系，确定出待对齐型材的分段折点，以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和/或延伸段的组合线段；
[0011]将待对齐型材的型材理论线的延伸段和/或调整段的端点对齐至节点集中最接近的节点，实现对型材的分段对齐。
[0012]在一种实施方案中，所述根据相交的约束构件和/或相邻的约束孔与待对齐型材的相对位置关系，确定出待对齐型材的分段折点包括：
[0013]将相交的约束构件与待对齐型材的交点以及相邻的约束孔的包络矩形与待对齐型材的交点均作为候选分段折点；对于单侧分段对齐型材，若出现多个候选分段折点，则以最靠近待对齐型材要对齐的端点的候选分段折点作为分段折点；对于双侧分段对齐的型材，若候选分段折点大于两个，则以最靠近待对齐型材的端点的两个候选分段折点作为分段折点。
[0014]在一种实施方案中，所述以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和/或延伸段的组合线段包括：
[0015]对于单侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括固定段和调整段的组合线段；
[0016]对于双侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括调整段与延伸段的组合线段、调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段或固定段和2个调整段三部分的组合线段。
[0017]在一种实施方案中，所述对于双侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括调整段与延伸段的组合线段、调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段或固定段和2个调整段三部分的组合线段包括：
[0018]若双侧分段对齐型材的型材理论线的一个端点沿理论线延伸后与对应的节点连接，另一个端点沿理论线延伸后无法与对应的节点连接，且只有1个分段折点，则以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与延伸段的组合线段；
[0019]若双侧分段对齐型材的型材理论线的一个端点沿理论线延伸后与对应的节点连接，另一个端点沿理论线延伸后无法与对应的节点连接，且有2个分段折点，则以2个分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段；
[0020]若双侧分段对齐型材的型材理论线的两个端点沿理论线延伸后均无法与对应的节点连接，且有2个分段折点，则以2个分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括固定段和2个调整段三部分的组合线段。
[0021]在一种实施方案中，所述将待对齐型材划分为单侧分段对齐型材和双侧分段对齐型材包括将型材理论线的仅一个端点与要对齐的节点的距离小于阈值，且与基准板架上的约束构件相交和/或基准板架上的约束孔相邻的待对齐型材划分为单侧分段对齐型材；将型材理论线的两个端点与要对齐的节点的距离均小于阈值，且与基准板架上的约束构件相交和/或基准板架上的约束孔相邻的待对齐型材划分为双侧分段对齐型材。
[0022]在一种实施方案中，所述将待对齐型材的型材理论线的延伸段和/或调整段的端点对齐至节点集中最接近的节点包括：
[0023]将待对齐型材的型材理论线的延伸段沿理论线进行延长，使延伸段的端点对齐并连接对应的节点，和/或将型材理论线的调整段以其分段折点为中心进行整体偏移，使调整段的端点对齐并连接对应的节点。
[0024]在一种实施方案中，所述梳理并收集几何模型中型材的共性信息，所述共性信息包括参考板架、基准板架包括：
[0025]对于单侧分段对齐型材，梳理并收集1个基准板架和1个参考板架；
[0026]对于双侧分段对齐型材，梳理并收集1个基准板架和2个参考板架。
[0027]在一种实施方案中，所述梳理并收集参考板架上型材端部对齐的构件与基准板架的交点构成的节点集包括：
[0028]依次获取每个参考板架上的各个构件的理论线信息，判断构件理论线是否与相应的基准板架相交，若相交则计算构件理论线与基准板架的交点，并收集所有交点构成的节点集。
[0029]根据本申请的第二方面，还提供了一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐系统，包括：
[0030]梳理并收集共性信息模块，用于梳理并收集几何模型中型材的共性信息，所述共性信息包括参考板架、基准板架、设置在基准板架上的约束构件和约束孔，及参考板架上型材端部对齐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法，其特征在于，包括：梳理并收集几何模型中型材的共性信息，所述共性信息包括参考板架、基准板架、设置在基准板架上的约束构件和约束孔，及参考板架上型材端部对齐的构件与基准板架的交点构成的节点集；设定阈值，从型材的共性信息中计算并搜索出型材理论线的端点与要对齐的节点的距离小于阈值的待对齐型材，并将待对齐型材按照类别划分为单侧分段对齐型材和双侧分段对齐型材，并为每个待对齐型材匹配搜索出与其相交的约束构件和/或相邻的约束孔；根据相交的约束构件和/或相邻的约束孔与待对齐型材的相对位置关系，确定出待对齐型材的分段折点，以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和/或延伸段的组合线段；将待对齐型材的型材理论线的延伸段和/或调整段的端点对齐至节点集中最接近的节点，实现对型材的分段对齐。2.根据权利要求1所述的面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法，其特征在于，所述根据相交的约束构件和/或相邻的约束孔与待对齐型材的相对位置关系，确定出待对齐型材的分段折点包括：将相交的约束构件与待对齐型材的交点以及相邻的约束孔的包络矩形与待对齐型材的交点均作为候选分段折点；对于单侧分段对齐型材，若出现多个候选分段折点，则以最靠近待对齐型材要对齐的端点的候选分段折点作为分段折点；对于双侧分段对齐的型材，若候选分段折点大于两个，则以最靠近待对齐型材的端点的两个候选分段折点作为分段折点。3.根据权利要求2所述的面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法，其特征在于，所述以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和/或延伸段的组合线段包括：对于单侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括固定段和调整段的组合线段；对于双侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括调整段与延伸段的组合线段、调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段或固定段和2个调整段三部分的组合线段。4.根据权利要求3所述的面向船舶有限元的型材自动分段对齐方法，其特征在于，所述对于双侧分段对齐型材，根据分段折点为分割点将型材理论线分为包括调整段与延伸段的组合线段、调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段或固定段和2个调整段三部分的组合线段包括：若双侧分段对齐型材的型材理论线的一个端点沿理论线延伸后与对应的节点连接，另一个端点沿理论线延伸后无法与对应的节点连接，且只有1个分段折点，则以分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与延伸段的组合线段；若双侧分段对齐型材的型材理论线的一个端点沿理论线延伸后与对应的节点连接，另一个端点沿理论线延伸后无法与对应的节点连接，且有2个分段折点，则以2个分段折点为分割点将待对齐型材的型材理论线划分为包括调整段与固定段和延伸段三部分的组合线段；
若...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文敏，杨骏，王杰，王源淙，单小芬，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：