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绪论1

第1章 参数化设计方法概述8

1.1 几何造型技术的发展历史8

1.1.1 二维线框造型技术8

1.1.2 三维线框造型技术9

1.1.3 曲面造型技术9

1.1.4 无约束实体造型技术10

1.1.5 参数化技术11

1.2 参数化设计方法的分类12

1.2.1 程序参数化设计方法12

1.2.2 基于构造历史的参数化设计方法13

1.2.3 基于几何约束求解的参数化设计方法14

1.2.4 混合式参数化设计方法15

1.3 草图三要素16

1.3.1 几何图元16

1.3.2 几何约束16

1.3.3 几何约束求解18

1.4 特征造型实体造型技术21

1.5 船舶与海洋结构物设计中常用的几何造型技术22

第2章 船体曲面三维参数化设计方法23

2.1 船体曲面表达23

2.1.1 船体曲面整体表达法24

2.1.2 船体曲面的分片表达25

2.2 船体曲面参数化设计基本原理29

2.2.1 传统的船舶线型设计方法29

2.2.2 船体曲面光顺性准则30

2.3 船型变换函数30

2.4 船型变换函数光顺性证明32

2.4.1 船型变换函数C2连续性证明32

2.4.2 船型变换函数满足光顺性准则（2）的证明33

2.4.3 船型变换函数满足光顺性准则（3）的证明34

2.5 变换函数的应用34

2.6 船体曲面局部变换34

2.6.1 首尾曲面局部修改35

2.6.2 局部增加排水量36

2.7 船体曲面整体变换39

2.7.1 船体曲面整体线性变换（1-Cp法）39

2.7.2 船体曲面二次变换（Lackenby法）41

2.8 船体曲面UV度变换41

2.9 小结43

第3章 浮式海洋结构物主结构型表面参数化设计45

3.1 TSPS参数化建模46

3.2 TSPS草图46

3.2.1 几何图元46

3.2.2 几何约束47

3.2.3 过约束与欠约束处理49

3.2.4 几何约束求解50

3.3 基于特征造型法建立TSPS三维模型51

3.4 海洋平台TSPS参数化设计53

3.4.1 海洋平台TSPS草图54

3.4.2 海洋平台TSPS三维模型55

3.5 船舶TSPS参数化设计56

3.5.1 船舶TSPS分类56

3.5.2 船舶TSPS草图57

3.5.3 船舶TSPS三维建模60

3.6 浮船坞TSPS参数化设计61

3.6.1 浮船坞TSPS草图61

3.6.2 浮船坞TSPS参数化建模63

3.7 小结63

第4章 三维参数化总布置与分舱设计65

4.1 实体造型技术65

4.1.1 单元分解表示法65

4.1.2 构造实体几何表示法（CSG）67

4.1.3 边界表达法67

4.1.4 B-Rep与CSG混合表达法68

4.1.5 ACIS三维几何造型内核69

4.2 三维参数化总布置设计70

4.2.1 总布置草图的几何约束求解系统72

4.2.2 通过总布置草图调整设备的空间位置73

4.3 三维参数化分舱75

4.3.1 双层结构舱室模型75

4.3.2 围成舱室的B-Rep曲面集建立76

4.3.3 基于ACIS构造舱室B-Rep77

4.4 船舶参数化分舱优化设计方法79

4.4.1 ISP及舱室参数化模型80

4.4.2 船舶参数化分舱优化设计优化模型81

4.4.3 设计变量的分类81

4.4.4 基于参数化技术的船舶分舱优化设计方法81

4.4.5 油船参数化分舱优化设计方法82

4.4.6 船舶内壳结构参数化优化设计特点90

4.5 小结90

第5章 三维参数化浮性与稳性计算方法92

5.1 传统的完整稳性计算方法概述92

5.1.1 基于插值法的自由浮态稳性计算方法93

5.1.2 基于优化方法的自由浮态下稳性计算方法93

5.1.3 传统稳性计算方法的局限性94

5.2 浮体参数化建模95

5.2.1 外部模型95

5.2.2 内部模型97

5.3 基于B-Rep的静水力特性计算98

5.3.1 基于三维实体模型的静水力曲线计算99

5.3.2 基于三维实体模型的稳性插值曲线计算100

5.3.3 基于三维实体模型的邦戎曲线计算101

5.4 基于三维浮体模型的复原力臂直接迭代算法102

5.4.1 基于三维B-Rep浮体模型的复原力臂计算原理102

5.4.2 复原力臂计算方法的正确性验证103

5.5 基于三维浮体模型的静稳性曲线计算实例105

5.5.1 50000 DWT成品油船静稳性曲线计算106

5.5.2 3000m深水半潜式钻井平台静稳性曲线计算107

5.5.3 300英尺自升式钻井平台静稳性曲线计算108

5.5.4 8万t浮船坞静稳性曲线计算109

5.6 基于B-Rep浮体模型的破舱稳性计算方法110

5.6.1 传统破舱稳性计算方法110

5.6.2 基于三维实体模型计算浮式海洋结构物破舱稳性基本原理111

5.6.3 基于B-Rep浮体模型的舱室破损后静水力性能计算112

5.6.4 基于B-Rep浮体模型的舱室破损后浮态计算113

5.6.5 舱室破损后稳性计算114

5.7 稳性曲面及其应用114

5.7.1 静稳性曲面定义115

5.7.2 静稳性曲面建立115

5.7.3 静稳性曲面的性质116

5.7.4 静稳性曲面应用116

5.8 小结118

第6章 船舶与海洋结构物结构参数化设计119

6.1 浮式海洋结构物的结构表达119

6.2 浮式海洋结构物结构参数化建模120

6.3 船体结构程序参数化建模方法121

6.3.1 船体结构功能模块定义122

6.3.2 船体结构模型定义124

6.3.3 参数的选取126

6.3.4 程序结构参数化设计方法的特点127

6.4 基于三维几何约束求解的船舶结构参数化设计128

6.4.1 船舶结构参数化机制128

6.4.2 三维几何约束求解129

6.4.3 板材附属结构参数化建模131

6.4.4 尺度驱动特性132

6.4.5 基于三维几何约束求解的船体结构参数化建模方法的特点133

6.5 基于几何约束求解的结构参数化建模方法133

6.5.1 板材的参数化建模134

6.5.2 附属结构参数化建模134

6.6 浮式海洋结构物结构三维模型的应用135

6.6.1 三维参数化模型在船体结构属性计算中的应用136

6.6.2 三维结构模型在管系及通风等系统设计中的应用137

6.6.3 三维结构模型在结构FEA中的应用138

6.7 结构有限元分析138

6.7.1 传统的有限元前处理技术138

6.7.2 基于参数化设计方法的船舶结构有限元前处理140

6.7.3 两次划分的网格生成方法141

6.7.4 初步网格划分142

6.7.5 曲面板的初步网格划分145

6.7.6 二次网格划分149

6.8 小结153

第7章 浮式海洋结构物参数化结构优化设计154

7.1 浮式海洋结构物结构优化设计概述154

7.1.1 浮式海洋结构物结构优化设计方法研究现状155

7.1.2 结构尺寸优化方法155

7.1.3 结构形状优化方法156

7.2 浮式海洋结构物结构尺寸优化方法156

7.2.1 相关概念156

7.2.2 结构构件尺寸优化的优化模型157

7.2.3 基于屈服强度和屈曲强度的结构尺寸优化方法158

7.2.4 板缝分布优化设计160

7.2.5 板缝分布优化方法161

7.2.6 对规范尺度的考虑163

7.2.7 62000DWT散货船尺寸优化设计算例165

7.2.8 结构尺寸优化方法的特点171

7.3 浮式海洋结构物参数化结构形状优化设计171

7.3.1 参数化结构形状优化的优化模型172

7.3.2 优化方法的选择173

7.3.3 浮式海洋结构物结构形状优化设计流程175

7.3.4 参数化结构形状优化设计实例175

7.4 小结178

结语179

附录A181

附录B183

参考文献194