基于UG二次開發(fā)的船舶錨系優(yōu)化設(shè)計與拉錨試驗仿真分析

1、基于UG二次開發(fā)的船舶錨系優(yōu)化設(shè)計與拉錨試驗仿真分析     1 前言    錨系統(tǒng)亦稱錨設(shè)備，是船舶在海上拋錨停泊時所用的裝置和機械的總稱。它是由錨、錨索、掣動和固定裝置、錨鏈筒、錨機、錨唇等組成的一個系統(tǒng)。其性能和特性是由其在船上的布置，錨得數(shù)量和重量及錨索的長度和直徑，以及錨機的型式，錨鏈筒的結(jié)構(gòu)所決定的。錨系設(shè)計的合理性對船舶航行的安全性很重要，因此整個設(shè)計和生產(chǎn)過程中船東和船級社都要全程監(jiān)督。    現(xiàn)在的造船企業(yè)很大的程度上還是依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗，根據(jù)不同的船型設(shè)計錨鏈筒及

2、錨唇的尺寸與形狀，然后根據(jù)設(shè)計方案制造木模，根據(jù)木模拉錨試驗的結(jié)果對錨鏈筒和錨唇的位置和形狀進行修正，直到達到理想的效果。每次調(diào)整設(shè)計結(jié)果后，都必須重新制造木模，整個過程浪費了大量的人力、物力和時間。究其原因，主要有以下幾點：· 錨唇形狀特殊，整個外形以自由曲面為主，在參數(shù)化造型上具有較大的難度。· 對不同的船型，有不同的錨唇設(shè)計方案。采用不同的錨，也有不同的錨唇設(shè)計方案。· 即使是同一條船，也可能有多個錨唇設(shè)計方案。    如何解決整個錨系統(tǒng)的優(yōu)化選型設(shè)計及錨唇的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是各船舶企業(yè)面臨的緊迫問題。Unigraphics（UG1

3、6、18、NX1.0）軟件在提供了強大輔助設(shè)計和分析以及加工仿真等強大功能的同時，還提供了UG OPEN/Grip和UFUN(User Function)等二次開發(fā)工具。針對當前船舶生產(chǎn)和設(shè)計實際中存在問題，利用UG為開發(fā)平臺，通過提供的二次開發(fā)工具，開發(fā)了錨系標準件參數(shù)化圖庫模塊和錨系非標件參數(shù)化輔助設(shè)計模塊，并在此基礎(chǔ)上對拉錨試驗仿真進行了深入研究開發(fā)了M-CAD/CAE系統(tǒng)。MCADCAE系統(tǒng)主要研究內(nèi)容如下：· 完成部分拉錨模擬試驗，進行實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析，建立試驗數(shù)據(jù)庫。· 結(jié)合工廠常用的錨、錨鏈、錨機的型號，兼顧船級社和國家行業(yè)標準建立錨、錨鏈、錨機的參

4、數(shù)庫。· 與UG系統(tǒng)連接完成錨、錨鏈的參數(shù)化三維建模。· 利用UG參數(shù)化設(shè)計完成錨鏈筒的結(jié)構(gòu)尺寸和布置設(shè)計，并完成三維造型。· 開發(fā)基于UG的錨鏈艙的設(shè)計和造型分系統(tǒng)。· 利用已有模擬試驗數(shù)據(jù)，分析計算設(shè)計所得錨設(shè)備的仿真試驗結(jié)果。· 開發(fā)錨運動干涉檢查模塊，模擬錨的運動過程，檢查錨與船體干涉情況及錨與錨唇（或錨穴）吻合情況。    M-CAD/CAE系統(tǒng)流程如圖1：    本文就M-CAD/CAE系統(tǒng)研究的重點問題進行探討，重點討論在錨唇、錨和錨鏈等三維圖形建立并裝配好的基礎(chǔ)上，通過

5、錨系的拉錨過程和貼合仿真對錨唇進行優(yōu)化設(shè)計。該研究在實際應(yīng)用中有利于設(shè)計人員對錨系零件的設(shè)計、修改、查詢和裝配圖的零件調(diào)用，減輕了設(shè)計人員的工作強度，提高了設(shè)計效率。2 基于UG二次開發(fā)錨系標準件參數(shù)化圖庫2.1 基于UG二次開發(fā)標準件圖庫的建庫思想和方法    基于MenuScript+UIStyler二次開發(fā)工具并與VC（MFC）結(jié)合的建庫方法，就能很好的滿足上述要求5-6。其具體步驟如下：首先，通過交互界面建立標準件的模板零件(Template Part)，設(shè)定基準中心，幾何參變量，給定標準件名稱、標準件功能屬性和分類編號 ，如果是標準件部件還需給出主參數(shù)和約束參數(shù)，然后將上述數(shù)據(jù)和模板零件圖號(*.prt)存入數(shù)據(jù)庫。接著，在調(diào)用標準件時，先調(diào)用模板零件，再通過交互界面設(shè)定零件參變量值及位置關(guān)系，最后用戶就可以存為自己的零件了。    由于UG本身可以通過動態(tài)鏈接庫(DLL)實現(xiàn)UG系統(tǒng)內(nèi)的圖形界面與系統(tǒng)內(nèi)核的通信