CATIA-V6在船舶结构设计中的应用研究

CATIA-V6在船舶结构设计中的应用研究

龙瑞浩

江苏新扬子造船有限公司 214533

摘要：随着社会的发展与时代的进步，各类新进的船舶制造技术均已有所应用CATIA-V6在此应用过程中有着极强的辅助效果，国内外的设计方案与制造方案中，船舶的结构设计已成为学界热点话题。基于此，本文简单分析CATIA的基本设计内容，深入探讨CATIA-V6在船舶结构设计中的应用，以供参考。

关键词：CATIA-V6；船舶；结构设计

前言：在船舶制造业的设计与发展过程中，三维模拟技术已成为船舶领域设计的一类主要方式，面对船舶此类较为庞大与复杂的系统工程，船舶的结构极为复杂，其构件也极多，因此其船舶结构的设计过程中，复杂的船舶结构有开孔与贯穿孔等区域，此类区域的设计过程中CATIA-V6有着独特的优势，其可以借助三维技术辅助二维设计工作的开展，并在船舶结构设计中有着极强的应用效果。

1.CATIA基本设计内容

在进行船舶设计的过程中需要通过总体设计方式建立船舶的骨架模型，通过模型构建后的成果体现，将设计人员与收货人员的需求进行展示，明确设计方案中舱室的划分以及各类设备的分布区域等，进而为技术设计提供较好的结构，实现协同依据的确立，设计方案确立过程中需要科学地对设计方案进行协商，估价模型的设计过程中。相关设计方案与设计规格均需要加以综合考量，并进行各阶段的布置，借助通风管道与轮机进行核心工作设备的分布设计，通过结构专业开展的基本结构设计确定其中横剖面的位置，实现结构重量估算与水动力网格划分，并避免受到设备与结构干涉的可能出现，减少后期出现波动的现象。通过专业协调设计的方式进行而为详细设计模型的启动，各专业的领域的独立运行与设计的过程中，需要进行反复的确认的设计与优化，之后通过详细设计制作方案的确立，为整体设计方案的优化提供保障。结构设计普遍具有任务量较大与设计较为复杂的特点，因此在进行船体结构布置设计的过程中需要明确基础设计要求，将结构设计的效率进行提高，为船舶设计工作的顺利落实提供有力保障[1]。

2.CATIA-V6船舶结构设计应用

2.1辅助结构设计

三维模型本身具有极强的复合性，因此在涉及信息使用的过程中需要确保其设计的直观与有效，通过CATIA-V6开展船舶三维建模工作的过程中，也需要对相关的设计信息与设计内容进行分层梳理，而总体的骨架及结构模型设计需要通过几何模型的构建形成专业性的结构定位，并保障其满足全船的基本布置要求，之后进行抽象的布置适宜，达到定位形状信息的目的，借助模型利用空间点与线信息等方式进行抽象的布置示意，通过结构专业与纵向连续的方式构建骨材信息应用模型，建立重量预估模型，进而实现水动力网格模型的合理化构建。结构的专业依据也需要借此实现对全船区域的合理划分，并通过相关模型的布置建立较为详细的舱段模型，实现对骨材间距有限元模型的合理划分，为辅助结构的二维设计工作顺利进行提供有力保障。结构的专业化设计需要确保背景设计处于统一状态下，并通过线框模型表现的构建方式，将线框用至各模型中进行协调性修改，确保建模流程与设计思路可以处于统一状态下，达成并行协同这一目标，通过前期三维设计与后期的建模工作，达成对各类模型的重量预估用户水动力网格的划分，通过结构网格划分的方式，为辅助而为出图等设计工作的顺利落实提供有力保障[2]。

2.2前期重量评估

船体中心，也就是船体的中心位置，在进行船舶设计的过程中是一项重点标准，船舶的前期设计过程中，便需要给予船体中心位置设计充分的关注，通过对船体重量的预估分析船舶设计过程中的质量状态，然后需要通过船舶中心的汇总与中心位置的调整，将船舶中心构建方式进行直观表达，避免审核过于困难导致其后期的设计工作受到影响的情况出现。在进行模型的初步布置的过程中，需要构建起重量中心预估的三维模型，通过此类模型对船舶的重心位置、板材清单等进行考量，为评估工作的开展提供数据保障。前期的设计工作需要对船体的重量进行预估分析，确保三维建模工作可以得到有效简化，避免简化工作开展过程中最终结果受到影响的情况出现。重量中心预估模型需要在，骨架模型与全船初步模型的布置基础上建立，对板材等区域进行赋值，就建模过程中需要对小型开孔进行余量系数添加。但具体状态可暂时忽略，充分注重中心设计完成后的重复性校验工作，避免出现估值不符的情况，中心预估模型的构建可以对中心的位置进行分析，通过CATIA-V6报表明确输出结构的汇总量中心，并借此了解详细的清单内容，加快设计者间的相互交流，实现有效沟通。船体结构通常作为绘制外板展开图与落实肋骨形象的模式来分析外板接缝与外板纵骨位置的一类方式CATIA在估价模型与基本结构模型的构建过程中，需要通过相应的基础设施，对其绘制板展开图进行构建，CATIA所生成的外板中，包括线性信息、班风信息与构件尺寸等诸多内容。而在对其格式进行调整的过程中，也可作为正式送审图加以运用，通过剖面位置投影的方式，进行设计要求的分析，并明确船体结构的搭建主体框架，构建相应的位置外板，提高对平面与纵向舱壁的图像分析，降低设计人员的疲劳程度，通过CATIA-V6输出横向的二维框架图纸，确保其设计要求可以满足相应的出图效率。

2.3有限元建模

建模工作的开展需要通过HCSR的生效后进行相关油船、货船的货舱有限元舱的分析工作，将有限元建模的效率进行提高，减少这一工作开展过程中出现的人力损耗，之后通过有限元建模的方式，避免传统模式下出现过多人力资源浪费的情况。CATIA-V6可以对有限元的建模速度进行极大地提高，并且对各类较为复杂与线性变化较大的区域进行考量分析，将自身的建模效率进一步提高、目前的CATIA-V6在有限元网格模型中可以将模型进行简化，并确保部分区域处于协同化与网格优化的状态下，但当前阶段仍无法实现有限元几何模型构建这一目标，其在局部协同区域存在极大的差异性，因此按照相关的简化原则要求进行针对性建模，可以确保船壳去协同化，并通过前期设计与详细设计等方式，判断其曲面更新状态，从而达成规避风险这一目标。网格优化在进行结构建模的过程中可以通过人为的硬点与硬线设置将三维模型的属性进行调整，从而弱化这一过程中产生的相关影响因素，通过实际的划分与输出分析其软件应用过程中所存在的各类影响因素，通过输出网格文件与输出修缮的方式，将专业的有限元软件模型进行局部修缮，弱化软件使用过程中存在的影响因素，而局部的板缝线也可以不再CATIA-V6进行建模，CATIA-V6占据构建可以更为高效进行局部细节处理，确保网格应用的优势可以得到充分彰显。

结语：综上所述，现阶段的制造过程中CATIA-V6有着极强的应用效果，其可以针对船舶结构进行辅助结构设计，提高船舶结构的可用性，通过减轻重量评估的方式优化船舶的应用方向，借助有限元建模将船舶设计制造的效果进一步提高，为其后续的稳定与发展提供有力保障。

参考文献：

[1]彭亚康,高明星,陈熠画. CATIA-V6在船舶结构设计中的应用[J]. 船海工程,2021,50(05):26-31.

[2]徐思豪,杜文磊,彭亚康. 基于CATIA V6的船舶结构有限元网格方法[J]. 船舶工程,2019,41(08):26-30.