CATIA V6船舶结构建库，专业人士手中的新宠儿

作为大型系统工程，船舶设计涉及的专业范围广泛，如何利用数字化技术最新成果，提高船舶设计、建造、使用、维修保障等全寿期管理的效率，已经成为世界造船强国争相占领的技术制高点。

三维设计技术在航空、航天、船舶等领域得到广泛应用。国际上面向船舶领域的三维设计软件主要有美国PTC公司的CADDS5、西班牙Senermar公司的FORAN、瑞典考库姆公司的TRIBON，法国达索公司的CATIA。
作为目前主流的CAD/CAE/CAM一体化软件，CATIA采用面向组件的思想，软件架构合理，程序运行效率高，且为二次开发提供的接口较多，用户可根据需要扩展应用。不仅如此，CATIA与产品全寿期管理（PLM）集成后基本覆盖了所有产品的设计与制造的全寿期。

目前，CATIA主要的问题是并非针对船舶领域开发，虽然在航空、航天和汽车设计制造领域应用较多，但在船舶领域的应用较少。
近年来，达索公司又推出了CATIA V6版本，引起了国内船舶行业的关注。该版CATIA软件为用户提供了较为完整的船舶设计模块，可用于船舶结构的三维设计，而国内尚处于该版本三维设计的探索阶段。

结构建库作为船舶设计的重要组成部分，有必要利用知识工程技术，建立大量供设计重复调用的板材、型材等标准件，从而达到提高设计效率的目的。
CATIA V6的应用过程中，面临的挑战是与国内船舶设计流程的融合，软件自带模板不足以满足国内船舶设计的需要，且不包含任何行业的标准的结构数据。

为此，卢永进博士的团队，深入开展了船舶三维设计轮机建库关键技术、以及基于CATIA V6的船舶结构资源数据配置、标准创建流程及工程应用等的研究，旨在为三维结构建库的船舶数字化设计提供有效的二次开发途径。


船体结构模型


基于CATIA V6的船舶结构建库方法卢永进, 朱进, 李涛涛  中国舰船研究，2016, 11(6): 35-39论文背景

三维设计正成为船舶行业的技术发展方向，作为法国达索公司开发的CAD/CAE/CAM一体化软件，CATIA已成功应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。
近年来推出的CATIAV6软件为用户提供了较为完整的船舶设计模块，可用于船舶结构三维设计。然而，船舶结构建库、资源配置、结构特征树的创建等关键技术尚未所知。
本文阐述了船舶三维结构建库的重要性，分析了CATIAV6结构资源数据配置的策略，详细说明了一系列资源表的具体功能。基于将知识工程引入三维结构库中，对CATIAV6结构标准件创建展开分析，可为船舶设计人员提供一个全新的建库思路。论文主要内容

一、船舶结构建库概述船舶结构建库工作涉及资源数据配置和结构标准件创建两大方面。资源数据配置将Common GeometryResource和Structure Resource两大资源集在创建完成后绑定到具体项目，其中，CommonGeometry Resource资源集定义总体专业资源，主要包括船壳曲面和全船坐标系；而StructureResource资源集定义船体专业资源，主要以数据表结合后台模型关联的形式存在，数据表包括开口表、开孔表、端切表和材料表等内容。同时，对应数据表解析生成一系列结构标准件存入数据库，在结构基础设计和详细设计时，将有效提取结构资源数据进行三维建模。

二、船舶结构资源数据配置结构资源数据配置在DataSetup中操作完成，涉及CommonGeometry Resource和Structure Resource两大资源集的创建和关联具体项目。
CommonGeometry Resource资源集数据主要在SpaceReferential，Structure FunctionalDesign（SFD）和StructureDesign（SDD）3个模块中应用，而StructureResource资源集数据应用于StructureFunctional Design和Structure Design两大模块。
资源集通常由一系列资源表组成，资源表是指资源集中的数据表、库、设计规则以及位图等类型文件，这些文件组成结构基础数据源，服务于结构设计。

三、结构标准件创建流程在结构资源数据配置完成后，针对型材和贯穿开口等标准构件与几何外形，需通过CATIAV6软件进行参数化建模，并将其与设计表关联，最终解析生成几何标准件，以便设计时利用几何标准件进行三维建模和数据提取。

其中，设计表数据应与相应资源表数据保持一致。作为船体结构中的常用型材，轧制型钢分为扁钢、角钢、球扁钢、I型钢、槽型钢等，建库时根据标准规范整理数据，并抽象出截面特征，对零件名称进行合理定义。



型材截面创建流程图 四、标准件工程实例创建在工程实际中，船体结构中存在大量的标准构件及标准外形，如板材、型材、贯穿开口、结构开口、型材端部形式、坡口等，为更好地分析结构建库工作，以某型科考船的船体结构为例，开展实际的结构标准件创建和模板定制。科考船主要板材和型材为B级船体结构钢，冰区加强区域外板采用D级船体结构钢，均为钢质全焊接结构。全船拥有接近一万个结构部件，针对数量较多的相同或相似部件，全面开展清理工作并构建基础库。


典型结构设计模板
作者简介


卢永进，1982年生，2010年获得清华大学工学博士学位，毕业至今在中国舰船研究设计中心工作，主要从事船舶推进系统设计和船舶信息化。受权发明专利1项；以第一作者发表论文20余篇，其中SCI/EI/ISTP检索8篇；编写专著3部。


李涛涛，1988年生，2014年获武汉理工大学工学硕士学位，毕业至今在中国舰船研究设计中心工作，主要从事数字化设计与虚拟仿真，发表论文5篇，取得1项软件著作权。
引用本文及相关论文推荐阅读[1] 卢永进, 朱进, 李涛涛. 基于CATIA V6的船舶结构建库方法[J]. 中国舰船研究, 2016, 11(6): 35-39.[2] 倪海参,汪学锋.从CATIA到TRIBON的板架结构数据转换方法[J].中国舰船研究，2012，7（5）：66-70.[3] 顾敏芳，汪学锋.Patran集成Fluent处理中模型的转换［J］.中国舰船研究，2010，5（1）：6-9，13.[4]  陈捷捷，李焱，吴波.基于CADDS5和VB的三维船体结构重量重心及材料统计计算系统［J］.中国舰船研究，2007，2 （4）：51-55.[5]  李焱. 三维设计在船体结构中的应用［J］.中国舰船研究，2007，2（1）：14-18.

作为大型系统工程，船舶设计涉及的专业范围广泛，如何利用数字化技术最新成果，提高船舶设计、建造、使用、维修保障等全寿期管理的效率，已经成为世界造船强国争相占领的技术制高点。

三维设计技术在航空、航天、船舶等领域得到广泛应用。国际上面向船舶领域的三维设计软件主要有美国PTC公司的CADDS5、西班牙Senermar公司的FORAN、瑞典考库姆公司的TRIBON，法国达索公司的CATIA。
作为目前主流的CAD/CAE/CAM一体化软件，CATIA采用面向组件的思想，软件架构合理，程序运行效率高，且为二次开发提供的接口较多，用户可根据需要扩展应用。不仅如此，CATIA与产品全寿期管理（PLM）集成后基本覆盖了所有产品的设计与制造的全寿期。

目前，CATIA主要的问题是并非针对船舶领域开发，虽然在航空、航天和汽车设计制造领域应用较多，但在船舶领域的应用较少。
近年来，达索公司又推出了CATIA V6版本，引起了国内船舶行业的关注。该版CATIA软件为用户提供了较为完整的船舶设计模块，可用于船舶结构的三维设计，而国内尚处于该版本三维设计的探索阶段。

结构建库作为船舶设计的重要组成部分，有必要利用知识工程技术，建立大量供设计重复调用的板材、型材等标准件，从而达到提高设计效率的目的。
CATIA V6的应用过程中，面临的挑战是与国内船舶设计流程的融合，软件自带模板不足以满足国内船舶设计的需要，且不包含任何行业的标准的结构数据。

为此，卢永进博士的团队，深入开展了船舶三维设计轮机建库关键技术、以及基于CATIA V6的船舶结构资源数据配置、标准创建流程及工程应用等的研究，旨在为三维结构建库的船舶数字化设计提供有效的二次开发途径。


船体结构模型


基于CATIA V6的船舶结构建库方法卢永进, 朱进, 李涛涛  中国舰船研究，2016, 11(6): 35-39论文背景

三维设计正成为船舶行业的技术发展方向，作为法国达索公司开发的CAD/CAE/CAM一体化软件，CATIA已成功应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。
近年来推出的CATIAV6软件为用户提供了较为完整的船舶设计模块，可用于船舶结构三维设计。然而，船舶结构建库、资源配置、结构特征树的创建等关键技术尚未所知。
本文阐述了船舶三维结构建库的重要性，分析了CATIAV6结构资源数据配置的策略，详细说明了一系列资源表的具体功能。基于将知识工程引入三维结构库中，对CATIAV6结构标准件创建展开分析，可为船舶设计人员提供一个全新的建库思路。论文主要内容

一、船舶结构建库概述船舶结构建库工作涉及资源数据配置和结构标准件创建两大方面。资源数据配置将Common GeometryResource和Structure Resource两大资源集在创建完成后绑定到具体项目，其中，CommonGeometry Resource资源集定义总体专业资源，主要包括船壳曲面和全船坐标系；而StructureResource资源集定义船体专业资源，主要以数据表结合后台模型关联的形式存在，数据表包括开口表、开孔表、端切表和材料表等内容。同时，对应数据表解析生成一系列结构标准件存入数据库，在结构基础设计和详细设计时，将有效提取结构资源数据进行三维建模。

二、船舶结构资源数据配置结构资源数据配置在DataSetup中操作完成，涉及CommonGeometry Resource和Structure Resource两大资源集的创建和关联具体项目。
CommonGeometry Resource资源集数据主要在SpaceReferential，Structure FunctionalDesign（SFD）和StructureDesign（SDD）3个模块中应用，而StructureResource资源集数据应用于StructureFunctional Design和Structure Design两大模块。
资源集通常由一系列资源表组成，资源表是指资源集中的数据表、库、设计规则以及位图等类型文件，这些文件组成结构基础数据源，服务于结构设计。

三、结构标准件创建流程在结构资源数据配置完成后，针对型材和贯穿开口等标准构件与几何外形，需通过CATIAV6软件进行参数化建模，并将其与设计表关联，最终解析生成几何标准件，以便设计时利用几何标准件进行三维建模和数据提取。

其中，设计表数据应与相应资源表数据保持一致。作为船体结构中的常用型材，轧制型钢分为扁钢、角钢、球扁钢、I型钢、槽型钢等，建库时根据标准规范整理数据，并抽象出截面特征，对零件名称进行合理定义。



型材截面创建流程图 四、标准件工程实例创建在工程实际中，船体结构中存在大量的标准构件及标准外形，如板材、型材、贯穿开口、结构开口、型材端部形式、坡口等，为更好地分析结构建库工作，以某型科考船的船体结构为例，开展实际的结构标准件创建和模板定制。科考船主要板材和型材为B级船体结构钢，冰区加强区域外板采用D级船体结构钢，均为钢质全焊接结构。全船拥有接近一万个结构部件，针对数量较多的相同或相似部件，全面开展清理工作并构建基础库。


典型结构设计模板
作者简介


卢永进，1982年生，2010年获得清华大学工学博士学位，毕业至今在中国舰船研究设计中心工作，主要从事船舶推进系统设计和船舶信息化。受权发明专利1项；以第一作者发表论文20余篇，其中SCI/EI/ISTP检索8篇；编写专著3部。


李涛涛，1988年生，2014年获武汉理工大学工学硕士学位，毕业至今在中国舰船研究设计中心工作，主要从事数字化设计与虚拟仿真，发表论文5篇，取得1项软件著作权。
引用本文及相关论文推荐阅读[1] 卢永进, 朱进, 李涛涛. 基于CATIA V6的船舶结构建库方法[J]. 中国舰船研究, 2016, 11(6): 35-39.[2] 倪海参,汪学锋.从CATIA到TRIBON的板架结构数据转换方法[J].中国舰船研究，2012，7（5）：66-70.[3] 顾敏芳，汪学锋.Patran集成Fluent处理中模型的转换［J］.中国舰船研究，2010，5（1）：6-9，13.[4]  陈捷捷，李焱，吴波.基于CADDS5和VB的三维船体结构重量重心及材料统计计算系统［J］.中国舰船研究，2007，2 （4）：51-55.[5]  李焱. 三维设计在船体结构中的应用［J］.中国舰船研究，2007，2（1）：14-18.