時(shí)間:2021年01月09日 分類(lèi):免費(fèi)文獻(xiàn) 次數(shù):
《考慮視覺(jué)傳達(dá)理念的艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化》論文發(fā)表期刊:《艦船科學(xué)技術(shù)》;發(fā)表周期:2020年22期
《考慮視覺(jué)傳達(dá)理念的艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化》論文作者信息:作者簡(jiǎn)介: 王卓 (1981 − ),女,碩士,副教授,研究方向?yàn)橐曈X(jué)傳達(dá)的應(yīng)用。 1,長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130000;2,珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東珠海519000
摘要:傳統(tǒng)艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,更注重艦船造型的視覺(jué)效果,導(dǎo)致艦船的抗沖擊性能下降因此針對(duì)這一問(wèn)題,重新研究考慮視覺(jué)傳達(dá)理念下,艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。該方法構(gòu)建艦船流線曲面視覺(jué)感知強(qiáng)度模型,優(yōu)化艦船流線曲面造型與艦船T形結(jié)構(gòu)、Y形結(jié)構(gòu)的銜接方式,并計(jì)算艦船造型與銜接結(jié)構(gòu)之間的適配度,實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)優(yōu)化方法相比,所提優(yōu)化方法下,艦船不僅具有良好的視覺(jué)效果,且抗沖擊性仍保持在較高水平,可見(jiàn)此次研究的優(yōu)化方法更加全面。
關(guān)鍵詞:視覺(jué)傳達(dá);艦船造型;流線曲面;結(jié)構(gòu)優(yōu)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(jīng)濟(jì)全球化影響下,艦船作為國(guó)家之間經(jīng)濟(jì)、政治、軍事與文化交流的紐帶,對(duì)于建立國(guó)際關(guān)系具有重要意義,因此在傳統(tǒng)艦船造型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上,研究考慮視覺(jué)傳達(dá)理念的艦船流線曲面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。以該理念為依據(jù),優(yōu)化艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)審美與性能同步在線的艦船造型"。
1 艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法1.1 構(gòu)建艦船流線曲面視覺(jué)感知強(qiáng)度模型考慮視覺(jué)傳達(dá)理念,優(yōu)化艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu),需要利用視覺(jué)傳達(dá)技術(shù),構(gòu)建艦船流線曲面視覺(jué)感知強(qiáng)度模型。視覺(jué)感知場(chǎng)示意圖如圖1所示。根據(jù)圖1所示的視覺(jué)傳達(dá)理論,假設(shè)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(jù)視覺(jué)傳達(dá)原理可知,視錐細(xì)胞的分布方式,同樣與感知場(chǎng)相似,均呈圓形,因此可以計(jì)算視覺(jué)感知場(chǎng)半徑,計(jì)算公式為:r=d-tanB.
根據(jù)上述計(jì)算,得到視覺(jué)感知場(chǎng)的大致范圍,再將視覺(jué)感知場(chǎng)劃分成5個(gè)等級(jí)。由于圓心的感知強(qiáng)度最高,因此以視覺(jué)中心為圓心,制作4個(gè)同心圓表示
感知場(chǎng)的其他4個(gè)等級(jí)2,設(shè)置凝視角的最大角度為130,將角度以等差數(shù)列的形式排布,即分別為10,50,
90以及130來(lái)劃分視覺(jué)感知場(chǎng)等級(jí)。利用公式(1),計(jì)算視點(diǎn)在偏心角角度分別為19,5o,go以及139時(shí),視覺(jué)感知場(chǎng)的區(qū)域范圍。同時(shí),若區(qū)域數(shù)量過(guò)多或偏少,需要調(diào)整d的取值,重新計(jì)算視覺(jué)感知場(chǎng)半徑。
視覺(jué)傳達(dá)理念下視覺(jué)感知強(qiáng)度模型如圖2所示。
將艦船看做一個(gè)矩形物體,設(shè)其邊長(zhǎng)為a,邊寬為b;將視覺(jué)場(chǎng)基本單元看做一個(gè)正方形,其邊長(zhǎng)設(shè)置為c。
默認(rèn)基本單元總面積,與艦船造型視覺(jué)感知場(chǎng),第一等級(jí)區(qū)域面積一致,則可獲得視覺(jué)感知場(chǎng)的基本參數(shù):c=2,
с=r v.
(2)
將以此劃分的單元作為中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模型的建立。通過(guò)該模型,設(shè)計(jì)艦船流線曲面造型,并分析該造型是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于其中視覺(jué)效果較差、不滿足設(shè)計(jì)審美的曲面結(jié)構(gòu),重新設(shè)計(jì)。
1.2優(yōu)化艦船結(jié)構(gòu)銜接方式
考慮視覺(jué)傳達(dá)優(yōu)化艦船流線曲面造型后,還要對(duì)艦船結(jié)構(gòu)之間的銜接方式進(jìn)行優(yōu)化,在保障艦船造型審美的同時(shí),也不能忽視艦船的實(shí)際使用性能。首先要優(yōu)化艦船的E形連接結(jié)構(gòu),該優(yōu)化需要面板結(jié)構(gòu)薄bl而強(qiáng),需要夾芯結(jié)構(gòu)厚而輕,需要粘結(jié)劑薄而強(qiáng)優(yōu)化后的艦船T形結(jié)構(gòu)銜接方式如圖3所示。
而艦船上層建筑,包括舷側(cè)板與主船體外殼板,二者之間銜接的穩(wěn)定性更為重要,因此再對(duì)艦船這2個(gè)部位的Y形連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,如圖4所示。
在優(yōu)化艦船流線曲面造型、艦船結(jié)構(gòu)銜接方式之后,根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算理念,建立艦船造型與結(jié)構(gòu)適配度評(píng)估方程,計(jì)算優(yōu)化后的艦船流線曲面造型與結(jié)構(gòu)銜接之間的適配度:
= Pi+uP2
Др +цАр?°
(3)
式中:A表示適配系數(shù);p和p2分別表示造型和結(jié)構(gòu)的完整度;u表示分辨系數(shù);Ap1和Ap2表示2個(gè)參數(shù)的絕對(duì)差值1。
利用上述公式判定艦船造型與結(jié)構(gòu)銜接之間是否匹配,若120.95,則表示優(yōu)化后的艦船結(jié)構(gòu)與艦船造型適配。
2仿真實(shí)驗(yàn)
為了驗(yàn)證所提出方法的有效性,提出對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
將此次研究的艦船流線曲面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法作為實(shí)驗(yàn)組測(cè)試對(duì)象,將傳統(tǒng)流線曲面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法作為對(duì)照組測(cè)試對(duì)象,比較2種艦船結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法使用后,艦船整體的抗沖擊性。
2.1 測(cè)試準(zhǔn)備
搭建仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn)環(huán)境,,利用模擬軟件模擬一個(gè)艦船的三維模型,如圖5所示。選擇該艦船模型作為2個(gè)測(cè)試組的優(yōu)化對(duì)象,分別采用2種不同的方法,重新設(shè)計(jì)艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)。
在測(cè)試條件準(zhǔn)備完畢后,設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù),模擬沖擊性數(shù)據(jù),如表1所示。
2.2結(jié)果分析
以3個(gè)沖擊組為測(cè)試條件,在造型結(jié)構(gòu)銜接之處,設(shè)置3個(gè)優(yōu)化后的艦船沖擊節(jié)點(diǎn),每一節(jié)點(diǎn)處預(yù)設(shè)10輪沖擊,實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的抗沖擊性測(cè)試結(jié)果如圖6所示。
根據(jù)圖6的測(cè)試結(jié)果可知,實(shí)驗(yàn)組3次10輪測(cè)試中,艦船結(jié)構(gòu)的抗沖擊性參數(shù)下降緩慢,至第10次時(shí),艦船結(jié)構(gòu)還有一定程度的抗沖擊性,說(shuō)明艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)之間的銜接性極佳。而對(duì)照組在多輪測(cè)試中,其抗沖擊性參數(shù),分別在第5次、第7次以及第8次瞬間下降,說(shuō)明艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)之間的銜接性較差,導(dǎo)致選取的架構(gòu)銜接處,抗沖擊性能力偏低。綜合測(cè)試結(jié)果可知,在視覺(jué)傳達(dá)理念下,此次優(yōu)化令艦船結(jié)構(gòu)具備審美要求的同時(shí),保留了艦船結(jié)構(gòu)抗沖擊性的要求。
3語(yǔ)
此次提出的優(yōu)化方法,不在僅僅以視覺(jué)效果為主,在美化艦船造型的同時(shí),還注意結(jié)構(gòu)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(yōu)化方法,并不是一成不變的,在科技繁榮發(fā)展背景下,艦船材料還會(huì)進(jìn)一步升級(jí),加之造船手段日趨進(jìn)步,因此還要多關(guān)注艦船的發(fā)展,令研究技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)。
參考文獻(xiàn):
[1]楊禮浪,視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)的創(chuàng)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(shù)值模擬及構(gòu)優(yōu)化[J].船工程,2019,4(1):34-39.[3]蘇紹娟,張祥,王天霖,等.多工況應(yīng)力約束下多用途船貨艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化[].船海工程,2020,49(1 52-55460.
[4]衛(wèi)少陽(yáng),張朝暉,嚴(yán)超群,等塔梁固結(jié)體系矮塔斜拉橋墩身結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]工程技術(shù)研究,2019,4(16):176-177.
Take the first step of our cooperation邁出我們合作第一步