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基于多参数的船舶拉锚集成仿真研究汇报人：石发亮学号：31408010指导教师：李瑞副教授TheStudyofAnchorTestIntegratedSimulationBasedonParameters

目录CONTENTS一、研究背景及意义二、理论研究三、船舶拉锚模拟仿真四、系统方案设计五、实例应用六、总结展望PARTONE研究背景及意义研究背景及意义4锚泊系统是船舶重要组成部分，实船锚系工作时有可能出现卡锚、锚与船体外壳碰撞的问题。传统木模拉锚试验：使用木材按一定比例，制作船体及锚系模型，使用其做模型试验。ProblemSolution1Solution2计算机仿真船舶拉锚：在仿真软件中建立三维模型，虚拟样机的形式仿真船舶拉锚。研究背景及意义5国内研究现状国外研究现状题目作者《57000吨级散货船锚唇设计及拉锚试验仿真分析》邱小虎；王明强；刘志强；李学军《基于虚拟样机技术的VLCC锚系运动仿真研究》李纯金；刘志强；王明强；邱小虎《船舶锚系三维建模及拉锚试验的仿真分析》刘贵杰；王猛；张兰昌；陈文平；董志强《80300DWT散货船锚链筒及凸台的放样及各开口的定位》艾记平《船舶拉锚试验仿真系统研究》吴尚华国家现状日本三维（3D）计算机辅助船舶设计系统，这种系统被称作“上游”船舶设计系统韩国推出了“CIMS”造船系统，贯穿于设计、制造、管理，有效推动了船舶工业的进步欧洲国家从船舶设计到船舶布置，从车间生产信息到数据库共享等都全面的实现了计算机化研究背景及意义6摩擦力有差异木质模型与实际模型质心不同，运动有差异木模制作麻烦，耗费大量人力物力模型修改耗时，试验周期长传统木模拉锚试验计算机仿真船舶拉锚没考虑船舶运动对拉锚的影响，与实船拉锚情况有差距本次研究内容及意义本次将考虑船舶运动对船舶拉锚的影响，模拟仿真船舶在受到风浪流、系泊绳和护舷等多因素共同作用时的拉锚情况——基于多参数的船舶拉锚集成仿真。结果更加真实可靠PARTTWO理论研究锚系运动理论研究8密舍尔斯基方程起锚提链过程抛锚滑链过程由于系统随着锚和锚链进入水中，系统质量可看做逐步减少，因此属于质量减少的变质量问题。设某时刻主体的质量为m。以后时刻主体的质量不断减少，系统的外力为重力。假设某时刻主体的质量为m(已被提起的部分)，以后时刻主体的质量不断增加。系统外力为锚机拉力F1、拉起部分铁链的重力G1、以及水对锚链的力F2，代人密舍尔斯基方程：假设锚链环是均匀密度ρ作用在主体的合外力变质量系统的主体质量为主体和微元合并前的瞬时速度主体速度船舶运动理论研究9本次研究中，船舶在码头停泊时，由护舷、系泊缆、风浪流对船舶的联合作用是非线性的，因此要在时域下研究该问题。船舶运动计算Cummins（1962）提出的迟滞函数法频域理论下计算得到的波浪激振力、船舶的附加质量与辐阻尼时域理论下船舶的波浪作用力、附加质量与迟滞函数傅里叶变换船舶运动响应和系泊系统内部应力求解船舶时域运动方程PARTTHREE船舶拉锚模拟仿真船舶拉锚模拟仿真11根据型线图、锚尺寸资料，建立三维模型第一步的试验内容第一步第二步第三步第四步计算船舶在码头系泊的运动响应。第二步的试验内容模型装配，添加运动副和力。进行实船拉锚仿真第三步的试验内容根据仿真结果修改锚链筒位置和角度。第四步的试验内容船舶拉锚模拟仿真121建立三维模型Solidworks具有强大的建模功能，建模流程为：建立或选取基准特征→基础实体特征→工程特征→特征修改→

添加材料材质、渲染处理。船舶拉锚模拟仿真132船舶运动计算AQWA水动力学软件，主要步骤有：模型建立（geometry），网格划分（model），设置（stup)，求解（solution）及生成结果（results）。频域分析频域分析T/sx/my/mz/mrx/°ry/°rz/°0107.21950.1155522.9907040.484711-5.55E-031.44E-020.05107.21950.1158742.9907050.485633-5.56E-031.48E-020.1107.21950.1167752.9906570.487678-5.60E-031.58E-020.15107.21980.1181652.9905120.490127-5.72E-031.76E-020.2107.22020.1199752.9902770.492938-5.92E-032.00E-020.25107.22080.1221412.9899580.496069-6.18E-032.30E-020.3107.22150.1246092.9895610.499484-6.51E-032.66E-020.35107.22250.127332.9890880.503154-6.88E-033.08E-02…………………船舶拉锚模拟仿真143模型装配&模型修改收锚过程仿真，添加配合，定义接触、添加引力、添加船体运动结果、添加牵引力，调整装配图，使锚与锚链自由下垂。放锚过程仿真，添加配合，定义接触、添加引力、添加船体运动结果，调整装配图，使锚杆完全收入锚链筒、锚爪与锚凸台贴合。最小距离为998.69mm最小距离为887.63mmPARTFOUR系统方案设计系统方案设计16功能需求分析基于SolidWorks二次开发的参数化建模功能船舶码头系泊状态下的运动响应计算功能在数据库技术支持下，实现数据共享系统模块划分&功能需求分析系统方案设计17数据流程分析对于该船舶拉锚集成系统而言，需要设计人员输入的包括两类信息，一类是三维模型信息，另一类是参数信息。LACS提出的舾装数计算方法系统方案设计18系统界面系统方案设计19系统界面系统方案设计200301SolidWorks提供了二次开发的接口，可以采用VisualC++、VisualBasic、C#等语言进行开发。02SolidWorks中含有Workbench插件。MicrosoftAccess2007能够与VisualBasic非常好的融合。实现方法PARTFIVE实例应用实例应用221船体模型及锚系模型建立船体模型建立，建模流程为：建立或选取基准特征→基础实体特征→工程特征→特征修改→

添加材料材质、渲染处理。锚系模型建立，单击【SolidWorks】/【船舶拉锚集成仿真系统】/【锚系参数化建模】进入，弹出【锚系参数化建模】对话框。输入所需要的参数，完成自动化建模。实例应用232船体运动计算单击【SolidWorks】/【ANSYS15.0】/【ANSYSWorkbench】，在【Toolbox】中选择【HydrodynamicDiffraction】、【HydrodynamicTimeResponse】分析模板，并将HTR分析与HD分析，通过Solution串联。双击Geometry，并在其中导入76000DWT.IGS船体模型文件，在距离船体1m的距离，使用【Box】功能创建码头模型，将水线高度向上移动14.57m，使用【Slice】功能切分水线。船体模型导入&码头模型建立&切分水线船体模型设置系泊绳、护舷设置网格自动划分频域分析流载荷风载荷波浪载荷实例应用243船舶拉锚模拟仿真单击【船舶拉锚集成仿真系统】/【船舶拉锚仿真模块】，新建装配图，依次插入4.5.1中所有零件，添加配合进行装配。单击【工具】/【干涉检查】进行模型干涉检查，根据是否发生干涉调整模型位置。进入motion分析模块，添加引力，添加接触设定锚链筒和锚链的滑动摩擦系数。添加【线性马达】并导入数据点文件，使得船舶具有六个方向的运动。点击motion分析按钮进行计算。测量运动过程中锚与船体外板的最小距离，观察运动停止后锚爪是否与锚凸台紧密贴合、锚头是否与锚唇紧密贴合。根据实验结果对锚链筒位置和角度，锚凸台和锚唇形状进行相应更改。直至拉锚仿真满足检验要求，确定最终锚系设计参数。PARTSIX总结展望总结展望2601论文完成工作1以76000DWT散货船为例，在AQWA中计算码头中的船舶运动，在SolidWorks中完成建模以及拉锚模拟仿真，对仿真结果进行分析，得出符合规范要求的结论。2分析了计算机虚拟技术发展现状以及当今船舶拉锚试验仿真的现状，对比分析了传统木模拉锚试验与计算机模拟仿真拉锚试验的利弊，阐述了计算机仿真拉锚试验的优势。3应用VB.NET语言对SolidWorks二次开发出基于多参数的船舶拉锚集成仿真系统，提出了系统的总体设计方案，介绍了该系统能够实现的功能。总结展望2702未来展望本次研究仅是针对一条船即76000DWT散货船的拉锚试验模拟仿真进行研究，拉锚试验模拟仿真系统信息还不够完善，距离真正应用到实际生产还需要完善更多信息，如零件库