基于SolidWorks的船体仿真平台设计

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引言

   SolidWorks采用与Windows系统全兼容的3D软件，它的三维设计功能强大，界面友好，能让使用者以简单的操作方式进行高效的产品设计。其提供的基于特征选型的参数化造型功能，更是为开发者提供了良好的开发环境。

可视化建模方法

   任何一个3D模型（即三维形体）都是由顶点、边、面3种图形元素构成的，而所有元素均以三维表示。三维形体在计算机内部的存储形式称为几何造型。在形式上，3D模型表示要包括几何数据和拓扑信息两方面，而且两者是缺一不可的。将各种各样的数据转换为可视化工具可以处理的标准格式，这实际上是一个连续数据的离散化过程。对于连续数据的离散可以采用等值线的方法。等值线是由所有这样的点(xi，yi)定义，其中F(xi，yi)=Fi(Fi为一给定值)，将这些点按一定顺序连接组成了函数F(xi，yi)的值为Fi的等值线。本文采用网格序列法。网格序列法的基本思想是按网格单元的排列顺序，逐个处理每一个单元，寻找每一单元内相应的等值线段，处理完所有单元后，自然就生成了该网格中的等值线分布。对于一个船体物理模型，要将其转化为容易用计算机处理的数据，可以采用以下的步骤：

   1)依照设计船的船型参数，通过母型船改造法，生成设计船的船型的型值。

   2)根据船体型值点，用第2节的船体线框模型设计方法，创建船体线框模型。生成的船体边界曲线和三族剖面线必须光顺，否则用曲面覆盖时会产生缝隙。

   3)创建曲面片边界网格，作为各个曲面片的边界。

   4)按曲面片边界网格逐个计算曲面片的控制格，最后，得到整个船体曲面的控制网格。

   5)利用检查曲面光顺性的工具：渲染、高斯曲率云图或等照度线，检查曲面的光顺性，交互修改或自动光顺船体曲面的控制网格，直至船体曲面光顺。

    此3d论坛中的3D几何模型用SolidWorks函数库在WINDOWS环境中实现。为保持系统的灵活性和效率，图形用户界面用MFC方式实现。船体外形、总布置和结构信息直接录入数据库中。安全评估计算的结果保存在数据库中。船体建模仿真流程图如下：

图1 建模仿真程序流程图
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结束语

   船体建模采用三维参数化软件进行设计，建立虚拟现实环境，使分析和观察的方式变得非常直观，设计人员能尽可能在设计阶段发现问题，从而能够摆脱繁重的绘图工作。本文就开发实践中遇到的主要问题进行了讨论，提出了一些有针对性的解决方法，较好地满足了船体建模实时性和逼真度的要求，为类似系统的研究提供了相应的参考。