《考慮視覺傳達理念的艦船流線曲面造型結構優化》論文發表期刊：《艦船科學技術》；發表周期：2020年22期

《考慮視覺傳達理念的艦船流線曲面造型結構優化》論文作者信息：作者簡介: 王卓 (1981 − )，女，碩士，副教授，研究方向為視覺傳達的應用。 1，長春理工大學光電信息學院，吉林長春130000；2，珠海城市職業技術學院，廣東珠海519000

　　摘要：傳統艦船流線曲面造型結構優化方法，更注重艦船造型的視覺效果，導致艦船的抗沖擊性能下降因此針對這一問題，重新研究考慮視覺傳達理念下，艦船流線曲面造型結構優化方法。該方法構建艦船流線曲面視覺感知強度模型，優化艦船流線曲面造型與艦船T形結構、Y形結構的銜接方式，并計算艦船造型與銜接結構之間的適配度，實現對艦船流線曲面造型結構的整體優化。實驗結果表明，與傳統優化方法相比，所提優化方法下，艦船不僅具有良好的視覺效果，且抗沖擊性仍保持在較高水平，可見此次研究的優化方法更加全面。

　　關鍵詞：視覺傳達;艦船造型;流線曲面;結構優化

　　Abstract: Traditional ship streamline curved surface modeling structure optimization method pavs more attention to the visual effect of ship modeling, resulting in the reduction of the ship's anti-impact performance. Therefore, for this problem.

　　under the visual communication concept, the ship streamline curved surface modeling structure is re-examined Optimization.

　　This method builds the visual perception intensity model of the ship's streamlined surface. optimizes the connection betweenhe ship's streamlined surface shape and the ship's T-shaped structure and Y-shaped structure, and calculates the fit between the ship's shape and the connected structure to achieve The overall optimization of the ship's streamlined surface modeling structure. Experimental results: Compared with the traditional optimization method, the proposed optimization method not only has a good visual effect but also maintains a high level of impact resistance. It can be seen that the optimization method in this study is more comprehensive Key words: visual communication; ship modeling; streamline surface; structure optimization

　　0引言

　　在經濟全球化影響下，艦船作為國家之間經濟、政治、軍事與文化交流的紐帶，對于建立國際關系具有重要意義，因此在傳統艦船造型結構的基礎之上，研究考慮視覺傳達理念的艦船流線曲面結構優化方法。以該理念為依據，優化艦船流線曲面造型結構，設計審美與性能同步在線的艦船造型"。

　　1 艦船流線曲面造型結構優化方法1.1 構建艦船流線曲面視覺感知強度模型考慮視覺傳達理念，優化艦船流線曲面造型結構，需要利用視覺傳達技術，構建艦船流線曲面視覺感知強度模型。視覺感知場示意圖如圖1所示。根據圖1所示的視覺傳達理論，假設人眼距離艦船造型的間距為d，人眼到艦船某一流線曲面造型的視線與中位線的夾角為B，根據視覺傳達原理可知，視錐細胞的分布方式，同樣與感知場相似，均呈圓形，因此可以計算視覺感知場半徑，計算公式為：r=d-tanB.

　　根據上述計算，得到視覺感知場的大致范圍，再將視覺感知場劃分成5個等級。由于圓心的感知強度最高，因此以視覺中心為圓心，制作4個同心圓表示

　　感知場的其他4個等級2，設置凝視角的最大角度為130，將角度以等差數列的形式排布，即分別為10，50，

　　90以及130來劃分視覺感知場等級。利用公式(1)，計算視點在偏心角角度分別為19，5o，go以及139時，視覺感知場的區域范圍。同時，若區域數量過多或偏少，需要調整d的取值，重新計算視覺感知場半徑。

　　視覺傳達理念下視覺感知強度模型如圖2所示。

　　將艦船看做一個矩形物體，設其邊長為a，邊寬為b;將視覺場基本單元看做一個正方形，其邊長設置為c。

　　默認基本單元總面積，與艦船造型視覺感知場，第一等級區域面積一致，則可獲得視覺感知場的基本參數：c=2，

　　с=r v.

　　(2)

　　將以此劃分的單元作為中心，實現對上述模型的建立。通過該模型，設計艦船流線曲面造型，并分析該造型是否符合設計要求。對于其中視覺效果較差、不滿足設計審美的曲面結構，重新設計。

　　1.2優化艦船結構銜接方式

　　考慮視覺傳達優化艦船流線曲面造型后，還要對艦船結構之間的銜接方式進行優化，在保障艦船造型審美的同時，也不能忽視艦船的實際使用性能。首先要優化艦船的E形連接結構，該優化需要面板結構薄bl而強，需要夾芯結構厚而輕，需要粘結劑薄而強優化后的艦船T形結構銜接方式如圖3所示。

　　而艦船上層建筑，包括舷側板與主船體外殼板，二者之間銜接的穩定性更為重要，因此再對艦船這2個部位的Y形連接結構進行優化，如圖4所示。

　　在優化艦船流線曲面造型、艦船結構銜接方式之后，根據灰色關聯分析法的計算理念，建立艦船造型與結構適配度評估方程，計算優化后的艦船流線曲面造型與結構銜接之間的適配度：

　　= Pi+uP2

　　Др +цАр?°

　　(3)

　　式中：A表示適配系數;p和p2分別表示造型和結構的完整度;u表示分辨系數;Ap1和Ap2表示2個參數的絕對差值1。

　　利用上述公式判定艦船造型與結構銜接之間是否匹配，若120.95，則表示優化后的艦船結構與艦船造型適配。

　　2仿真實驗

　　為了驗證所提出方法的有效性，提出對比實驗。

　　將此次研究的艦船流線曲面結構優化方法作為實驗組測試對象，將傳統流線曲面結構優化方法作為對照組測試對象，比較2種艦船結構優化方法使用后，艦船整體的抗沖擊性。

　　2.1 測試準備

　　搭建仿真測試實驗環境，，利用模擬軟件模擬一個艦船的三維模型，如圖5所示。選擇該艦船模型作為2個測試組的優化對象，分別采用2種不同的方法，重新設計艦船流線曲面造型結構。

　　在測試條件準備完畢后，設置實驗參數，模擬沖擊性數據，如表1所示。

　　2.2結果分析

　　以3個沖擊組為測試條件，在造型結構銜接之處，設置3個優化后的艦船沖擊節點，每一節點處預設10輪沖擊，實驗組與對照組的抗沖擊性測試結果如圖6所示。

　　根據圖6的測試結果可知，實驗組3次10輪測試中，艦船結構的抗沖擊性參數下降緩慢，至第10次時，艦船結構還有一定程度的抗沖擊性，說明艦船流線曲面造型結構之間的銜接性極佳。而對照組在多輪測試中，其抗沖擊性參數，分別在第5次、第7次以及第8次瞬間下降，說明艦船流線曲面造型結構之間的銜接性較差，導致選取的架構銜接處，抗沖擊性能力偏低。綜合測試結果可知，在視覺傳達理念下，此次優化令艦船結構具備審美要求的同時，保留了艦船結構抗沖擊性的要求。

　　3語

　　此次提出的優化方法，不在僅僅以視覺效果為主，在美化艦船造型的同時，還注意結構之間的銜接，令艦船的審美與抗沖擊性能并存，為航行提供更加完善的交通工具。但此次研究的優化方法，并不是一成不變的，在科技繁榮發展背景下，艦船材料還會進一步升級，加之造船手段日趨進步，因此還要多關注艦船的發展，令研究技術與時俱進。

　　參考文獻：

　　[1]楊禮浪，視覺傳達設計的創新思路探討[J].包裝工程，2020，41(12)：285-288.

　　[2]曾驥，袁博，周瑞佳，等，超大型集裝箱船綁扎橋數值模擬及構優化[J].船工程，2019，4(1)：34-39.[3]蘇紹娟，張祥，王天霖，等.多工況應力約束下多用途船貨艙結構優化[].船海工程，2020，49(1 52-55460.

　　[4]衛少陽，張朝暉，嚴超群，等塔梁固結體系矮塔斜拉橋墩身結構優化研究[J]工程技術研究，2019，4(16)：176-177.