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船体结构强度虚拟测试技术研究

作　者: 李洛东
导　师: 任慧龙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 虚拟测试技术海浪仿真可视化技术谱分析有限元分析
分类号: U661.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
引　用: 4次
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内容摘要

船体结构强度虚拟测试系统是利用计算机显示器的显示功能来模拟船舶在波浪中航行,利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,从而完成结构测试功能的一种计算机软件系统。本文对虚拟结构测试技术进行了研究。主要完成了一下几个方面的内容：1.从短峰波的构造方法出发,利用谱分析的方法,将海浪在频率分解,同时考虑波浪在方向上的扩散,从网格划分,颜色处理和光照控制等方面提出了对海浪仿真效果改进的方法,对三维海浪进行仿真,得到虚拟海洋环境。2.利用三维线性波浪载荷计算程序,计算得到虚拟样船在规则波中的运动响应,线形叠加得到船在设定海况下的运动响应,并且在计算机中显示虚拟样船的航行状态。3.用有限元软件MSC.Patran和其命令语言PCL进行自动化加载计算,得到样船结构响应,提取样船测点的各个方向的应力,建立测点应力信息库。在此基础上,线性叠加得到样船指定测点的应力时历曲线。4.利用VC++和OpenGL等工具,开发出与有限元软件紧密结合,能够最大程度的缩短测试前期准备时间,并且能够反映出测试过程的高度可视化的虚拟测试系统。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 论文的目的和意义  10-12
  1.2 课题的国内外研究现状  12-14
  1.3 论文的研究内容  14-15
第2章样船航行虚拟海况  15-26
  2.1 三维波浪的计算方法  15-19
    2.1.1 基本原理  15-18
    2.1.2 频率和浪向划分  18-19
  2.2 虚拟海况的显示  19-25
    2.2.1 OpenGL简介  19-20
    2.2.2 网格划分  20-22
    2.2.3 波浪的渲染  22-24
    2.2.4 天空背景的制作  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章样船航行动态显示  26-43
  3.1 Patran的接口  26-28
    3.1.1 BDF文件读入  26-28
    3.1.2 与主程序的接口  28
  3.2 样船显示  28-33
    3.2.1 提取单元信息  28-29
    3.2.2 纹理  29-30
    3.2.3 光照  30-31
    3.2.4 舵和螺旋桨  31-33
  3.3 样船航行动态显示  33-42
    3.3.1 船行波  33-38
    3.3.2 船行波浪花效果  38-40
    3.3.3 鼠标控制旋转  40-41
    3.3.4 船的运动  41-42
    3.3.5 实时显示  42
  3.4 本章小结  42-43
第4章结构强度虚拟测试  43-64
  4.1 基本原理  43
  4.2 测点布置和样船部位  43-52
    4.2.1 部位显示  43-46
    4.2.2 测点的布置  46-51
    4.2.3 测点的显示  51-52
  4.3 内载定义  52-54
    4.3.1 载荷录入  52-53
    4.3.2 重量曲线显示  53-54
  4.4 外载定义  54-55
  4.5 应力时历显示  55-61
    4.5.1 应力文件  55-56
    4.5.2 应力时历曲线  56
    4.5.3 输出文字  56-58
    4.5.4 坐标系和测点标号  58-61
  4.6 应力结果文件的输出  61-63
  4.7 本章小结  63-64
第5章结构虚拟测试系统界面设计  64-73
  5.1 结构虚拟测试系统总体界面框架  64-65
  5.2 程序实现过程  65-66
  5.3 软件功能  66-70
    5.3.1 打开项目文件夹  66-67
    5.3.2 新建项目文件夹  67-68
    5.3.3 项目文件夹和数据的读取途径  68-69
    5.3.4 海浪谱曲线的显示  69-70
  5.4 基于dll的虚拟测试系统  70-72
    5.4.1 VB和VC混合编程  70-71
    5.4.2 MFC规则dll  71
    5.4.3 基于对话框的OpenGL  71-72
    5.4.4 基于VB的测试系统  72
  5.5 本章小结  72-73
第6章结构强度虚拟测试实例分析  73-83
  6.1 样船概况  73
  6.2 实船模型参数化结构分析  73-75
    6.2.1 建模分析  73-74
    6.2.2 数据提取  74-75
  6.3 虚拟测试结果  75-82
    6.3.1 虚拟测试结果  75-81
    6.3.2 测试误差分析  81-82
  6.4 本章小结  82-83
结论  83-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  88-89
致谢  89-90
附录A 开尔文波计算动态库代码  90-93
附录B 船体航行动态显示部分代码  93-108
附录C 有限元自动加载分析pcl文件  108-110

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