一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，包括：1)通过选择的肋位平面和三维结构模型进行相交获取剖面；2)通过剖面中的线单元获取节点并将位置相同的节点做去重处理，从而保证节点和节点编号一一对应；3)提取Plate线对象上依附的骨材定位点，运用骨材的定位点切分对应的Plate线单元；4)通过距离判断节点和线单元的依附关系，将线单元用两个节点来表达；5)通过向量法沿固定方向获取剖面中的闭合单元，将闭合单元用一系列的线单元来表达。本发明专利技术提出的一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，实现基于三维结构模型的剪流计算自主软件开发，提高了船体梁结构强度校核的效率。强度校核的效率。强度校核的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法


[0001]本专利技术涉及一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，属于CATIA船舶三维设计、船体梁强度校核、横剖面剪流计算等


技术介绍

[0002]在钢质海船入级规范2018综合文本第9篇的第5章船体梁强度附录1介绍了由船体梁垂向剪力引起的作用于船舶横剖面的剪流的直接计算流程。剪流计算分为定剪流和不定剪流，当结构横剖面中存在闭合单元时，需要获取所有的闭合单元以计算不定剪流。闭合单元即剖面中最小的结构循环，如图1所示。闭合单元以轮廓的各个线单元来描述，而线单元以两个节点来描述。例如，闭合单元3由11、12、13、14四个线单元构成，线单元10由9、10两个节点构成，三种元素的组成关系如图2所示。
[0003]为校核船体梁结构强度，各船级社开发了适用于不同设计规范的计算软件，例如BV船级社的Mars软件。Mars软件创建船体剖面遵循二维绘图思想，具体操作是先创建一系列的节点，通过节点的连接创建表示板对象(Panel)的线单元，并且需要设置线单元之间的连接性。然后，在Panel上创建节点作为骨材的定位点，设置骨材的截面规格和腹板/面板朝向，如图3所示。最后，在Panel上通过板缝划分的功能创建不同厚度的列板(Plate)，如图4所示。创建完剖面之后即可以在校核模块(Rule)直接进行剪流计算。通过以上分析可知，运用Mars软件校核剪流的前提是创建结构剖面，并且对于一艘船的设计需要校核多个结构剖面，因此降低了校核的效率。此外，Mars软件并未说明剖面中闭合单元的获取方法和开发逻辑。
[0004]顾俊，徐义刚.基于图论的剖面剪流计算基本回路搜索方法[J].中国造船，2017(12)：117
‑
122。该文中使用基于图论的方法寻找回路矩阵，对于搜索到的回路矩阵，用户需人工判断是否保留，并非所有寻找结果都是准确的。
[0005]孟凡冲.船体剖面剪流计算中闭市搜索算法[J].船舶标准化工程师，2015(5)。文章中采用的是节点扫描算法，首先对节点按照从上到下、从左到右的顺序进行排序，通过线段的两个端点逐步查找另一个线段，直到搜索到闭合轮廓。该方法的缺点是会存在重复结果，同一线段反复查找，每次查找后判断轮廓是否闭合，效率较低。
[0006]目前，基于达索三维体验平台(3DE)的数字化设计在船舶行业深入开展，如何深化三维结构模型的运用成为各院所研究的重点。依托三维结构模型，可直接根据目标肋位通过创建交线的方式提取结构剖面。如果可以基于提取的结构剖面进行剪流计算，则无需在Mars软件中创建结构剖面，扩大结构模型运用面的同时节约了不少强度校核时间。从定制化开发的角度来说，剖面的剪流计算必须解决的难点是剖面中闭合单元的获取问题。

技术实现思路

[0007]为实现基于三维结构模型的剪流计算自主软件开发，提高船体梁结构强度校核的效率，本专利技术提出了一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法。
[0008]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0009]一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，包括：
[0010]1)通过选择的肋位平面和三维结构模型进行相交获取剖面；
[0011]2)通过剖面中的线单元获取节点并将位置相同的节点做去重处理，从而保证节点和节点编号一一对应；
[0012]3)提取Plate线对象上依附的骨材定位点，运用骨材的定位点切分对应的Plate线单元；
[0013]4)通过距离判断节点和线单元的依附关系，将线单元用两个节点来表达；
[0014]5)通过向量法沿固定方向获取剖面中的闭合单元，将闭合单元用一系列的线单元来表达。
[0015]步骤1)中，通过选择的肋位平面和三维结构模型进行相交获取剖面的具体步骤为：
[0016]步骤S1.1：选择横剖面对应的所有三维结构模型节点，并将节点加载至可编辑状态，仅获取模型中的外板、甲板、纵骨以及其他纵向构件；
[0017]步骤S1.2：根据需要计算剪流的剖面位置选择目标肋位平面；
[0018]步骤S1.3：创建目标肋位平面和结构构件的交线，先提取骨材的腹板面，然后创建腹板面和肋位平面的交线，所有的交线存储在数组lstE中；
[0019]步骤2)中，通过剖面中的线单元获取节点并将位置相同的节点做去重处理节点去重处理的具体步骤为：
[0020]步骤S2.1：从横剖面所有线对象中获取起始点存储在数组lstP中；
[0021]步骤S2.2：先从lstP中提取一个节点P
i
，依次计算与数组中后续节点P
j
的距离，如果距离等于0，则从数组中将P
j
移除；然后，从数组中提取下一个节点P
i+1
，经过同样的步骤，循环到数组最后一个节点时表示去重处理结束。
[0022]步骤3)中，运用骨材的定位点切分对应的Plate线单元的具体步骤为：
[0023]步骤S3.1：从lstE中提取一个线对象E
n
，作为待切割的线对象，计算线对象的起始点P
s
和P
e
；
[0024]步骤S3.2：依次从lstP中提取点对象P
n
，计算P
n
和E
n
的距离，如果距离等于0并且P
n
和P
s
、P
e
的距离均不等于0，则说明P
n
为线对象上所依附的骨材定位点；
[0025]步骤S3.3：将所有的骨材定位点存储在数组lstLP中，并且计算定位点和线对象起点P
s
之间的距离，然后，按照距离的远近对lstLP数组进行排序，排序后数组中的依次点为P
12
、P
14
、P
16
、P
18
、P
20
、P
22
、P
24
；
[0026]步骤S3.4：根据相邻的两个点切割线对象，保留两个点之间的部分，另外一部分作为下一次的待切割对象，第一次切割采用P
11
和P
12
两个点，获取的线对象为E
20
，剩下虚线的部分为待切割对象；第二次切割采用P
12
和P
14
两个点，获取的线对象为E
21
，剩下虚线的部分为待切割对象；依次类推，lstLP中的点循环完毕输入的Plate线对象被切分为E20、E21、E22、E23、E24、E25、E26、E27；
[0027]步骤S3.5：通过以上步骤获取的新的线对象添加到数组lstE中，并从lstE中移除掉原有的被切割的线对象。
[0028]步骤4)中，运用节点表达线单元的具体步骤为：
[0029]步骤S4.1：从lstE中提取一个线对象E
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，其特征在于，包括：1)通过选择的肋位平面和三维结构模型进行相交获取剖面；2)通过剖面中的线单元获取节点并将位置相同的节点做去重处理，从而保证节点和节点编号一一对应；3)提取Plate线对象上依附的骨材定位点，运用骨材的定位点切分对应的Plate线单元；4)通过距离判断节点和线单元的依附关系，将线单元用两个节点来表达；5)通过向量法沿固定方向获取剖面中的闭合单元，将闭合单元用一系列的线单元来表达。2.根据权利要求1所述的基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，其特征在于：步骤1)中，通过选择的肋位平面和三维结构模型进行相交获取剖面的具体步骤为：步骤S1.1：选择横剖面对应的所有三维结构模型节点，并将节点加载至可编辑状态，仅获取模型中的外板、甲板、纵骨以及其他纵向构件；步骤S1.2：根据需要计算剪流的剖面位置选择目标肋位平面；步骤S1.3：创建目标肋位平面和结构构件的交线，先提取骨材的腹板面，然后创建腹板面和肋位平面的交线，所有的交线存储在数组lstE中。3.根据权利要求1所述的基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，其特征在于：步骤2)中，通过剖面中的线单元获取节点并将位置相同的节点做去重处理节点去重处理的具体步骤为：步骤S2.1：从横剖面所有线对象中获取起始点存储在数组lstP中。步骤S2.2：先从lstP中提取一个节点P
i
，依次计算与数组中后续节点P
j
的距离，如果距离等于0，则从数组中将P
j
移除；然后，从数组中提取下一个节点P
i+1
，经过同样的步骤，循环到数组最后一个节点时表示去重处理结束。4.根据权利要求1所述的基于三维结构模型的剖面闭合单元获取方法，其特征在于：步骤3)中，运用骨材的定位点切分对应的Plate线单元的具体步骤为：步骤S3.1：从lstE中提取一个线对象E
n
，作为待切割的线对象，计算线对象的起始点P
s
和P
e
；步骤S3.2：依次从lstP中提取点对象P
n
，计算P
n
和E
n
的距离，如果距离等于0并且P
n
和P
s
、P
e
的距离均不等于0，则说明P
n
为线对象上所依附的骨材定位点；步骤S3.3：将所有的骨材定位点存储在数组lstLP中，并且计算定位点和线对象起点P
s
之间的距离，然后，按照距离的远近对lstLP数组进行排序，排序后数组中的依次点为P
12
、P
14
、P
16
、P
18
、P
20
、P
22
、P
24
；步骤S3.4：根据相邻的两个点切割线对象，保留两个点之间的部分，另外一部分作为下一次的待切割对象，第一次切割采用P
11
和P
12
两个点，获取的线对象为E
20
，剩下绿色的部分为待切割对象；第二次切割采用P
12
和P
14
两个点，获取的线对象为E
21
，剩下绿色的部分为待切割对象；依次类推，lstLP中的点循环完毕...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹梦瑶，高勋海，韩涛，周桐，杜文磊，程哲，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七，
类型：发明
国别省市：