[发明专利]基于三维模型的船体剖面惯性矩计算方法

说明书

本发明涉及一种基于三维模型的船体剖面惯性矩计算方法，本方法先将全船结构三维模型进行批量布尔合并，形成整体模型，再通过切割模型来构建特定肋位位置的面惯性矩表征模型，最后提取出需要的数据，实现对横剖面惯性矩的求解。本发明方法利用现有三维模型，既不需要手动统计计算、又不需要在其他软件中重新绘制截面形状，基于已有船体结构设计模型为数据源，计算与设计模型完全一致，能精确反映任意剖面的惯性矩信息；批量布尔合并技术，实现将截面位置的上百个结构件模型合并为一个对象进行处理，利用切割出的薄体模型作为船体剖面表征模型进行计算，不存在统计遗漏，相较过去手动计算，在精度上有质的飞跃。

技术领域

本发明涉及船舶结构设计技术领域，具体涉及一种基于三维模型进行船体剖面惯性矩计算方法。

背景技术

船体总纵强度计算是确保船舶安全性的重要工作项目。在总纵强度计算过程中计算船舶横剖面的截面信息是其重要的工作子项。具体包括轴向拉压的横截面面积A、圆轴扭转时的极惯性矩IP和抗扭截面系数WP，弯曲时对中性轴的惯性矩Ix、Iy和抗弯截面系数Wx、Wy，横截面的形心等。这些参数均与构件强度和刚度有关。

以往进行船舶剖面惯性矩计算时，一般依据《钢质海船入级与建造规范》，对该剖面的各项船体结构件(板、筋等)进行惯性矩的计算及移轴汇总，由于船舶结构件数量多且复杂性，这一工作极易遗漏且工作量极大。随着造船精细化程度的加深，这一计算方法已略显粗略。为方便、精确地求取船舶船体剖面惯性矩，不少设计师采用“CAXA”、“AutoCAD”等其它计算辅助软件或方法计算惯性矩，但这些手段都必须重新绘制所需计算的截面形状，实用起来依然很麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于模型的船体剖面惯性矩计算方法，它能快速、准确提取船体剖面惯性矩，为船体总纵强度等计算提供数据。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于三维模型的船体剖面惯性矩计算方法，包括以下步骤：

S1、建立船体结构布尔合并整体模型：以已完成结构三维设计的“船体结构设计模型”为数据源，对各三维结构件模型进行批量布尔运算，将三维模型实体合并为一体，建立“船体结构布尔合并整体模型”；

S2、按计算需求设定分隔面：在三维模型中设定Plane.1和Plane.2，设置Plane.1为目标剖面惯性矩位置的分隔面，设置Plane.2与Plane.1之间的距离为Δt为该段分隔段的分割间距；

S3、切割形成目标纵向位置船体剖面表征模型：定义Plane.1和Plane.2为前后切割面，将“船体结构布尔合并整体模型”进行布尔操作，将其切割为一个分隔段，为该段截面船体剖面表征模型；

S4、典型剖面惯性矩测量与解算：在三维模型中测量船体剖面表征模型对y轴的体积惯性矩Ivy，并通过数学换算得到该横剖面对y轴的惯性矩。

上述方案中，步骤S1与S2之间还包括以下步骤：

建立结构化组织的三维剖面惯性矩计算模板：模版包括5个数据集节点，分别为：参数(Parameter)、关系(Relation)、实体(PartBody)、几何集(Geometrical Set)、测量惯量(Measure Inertia)，

所述的参数(Parameters)节点是通过用户自定义参数来记录整个模型中所有涉及到的变量，本模版中定义长度参数Length——设定所需测量截面的x方向距原点的距离，设计者通过x方向数值的变化定义所需的测量截面，

所述的关系(Relations)节点是通过公式来定义参数之间的关系或通过方程来定义设计规则，

所述的实体(PartBody)节点是进行布尔操作后形成的三维实体集合，