《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)。

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