時間:2021年01月09日 分類:免費文獻 次數:
《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。
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