一种船舶分段吊装方案的自动化设计方法

摘要

一种船舶分段吊装方案的自动化设计方法，包括以下步骤：a、选择吊装分段模型；b、选取起吊设备模型；c、分段进行特征位置识别，生成初始化吊装方案；d、对吊点位置的干涉判定、工艺适应性评价及快速动态调整：e、根据各吊点所处的位置特征及吊运形式选择相应类型的眼板，并预估载荷自动选择合适眼板选型；f、对吊装方案进行快速力学分析；g.生成设计图纸并完成输出；本发明不同于常规吊装仿真系统，本发明提出的船舶分段吊装方案自动化设计方法主要用于吊装方案设计初期，相比目前技术设计效率更高、方案可靠性更好，在此方法上开发的软件系统可实现船舶分段吊装方案设计工作的完全自动化，彻底解决吊装方案人工设计上的不足。

主权项

一种船舶分段吊装方案的自动化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：a、选择吊装分段模型：包括建立包含多个分段模型的模型库及与各个分段模型相关联的包括各类典型分段类型的初始化吊装算法的的初始算法库；从模型库中选择与待吊装的船舶分段相对应的分段模型，所述初始算法库中与所选择的分段模型相关联的初始化吊装算法被选定；通过Tribon系统提取所选的分段模型中的结构参数信息，并将所述结构参数信息存储于后台数据库；所述结构参数信息包括结构尺寸参数及重量重心信息；b、选取起吊设备模型：包括建立包含所有起吊设备模型的吊车模型库；依据待吊装分段建造场地，从吊车模型库中选择与待吊装分段建造场地相配适的起吊设备模型，并通过Tribon系统读取所选取的起吊设备模型的工艺参数，所述工艺参数包括：吊车起重能力、吊钩最大载荷；吊钩间最大载荷差值、吊钩间距范围、起重高度、吊绳角度、单钩跨距范围及最佳距离；c、分段进行特征位置识别，生成初始化吊装方案：读取步骤a中存储于后台服务器中的结构参数信息，对该结构参数信息进行特征识别；所述特征识别包括特征板架和特征板架的特征位置的识别；所述特征板架的识别方法为：以投影面积识别板架为例，某分段由n个基本板架组成，其全部板架的板边几何特征值A可表示为：其中，xi1,xi2表示i板架在X方向尺寸跨度的最小值、最大值，y、z同理；通过比较各板架在各方向投影面积的大小，识别出处于不同位置的平面板架p：p＝{p_i|Max[(x_i2‑x_i1)_×(y_i2‑y_i1)]} 板架p表示了在XOY平面内投影面积最大的板架，用于识别底部板架和甲板板架；特征位置的识别方法为：通过Tribon系统抽取被识别出的特征板架的结构中加强材信息对所述特征板架平面内的特征位置进行识别，其识别方法为：某板架由n个加强材组成，其全部加强材的重心信息B可表示为：其中，g_ix,g_iy,g_iz表示某加强材重心在X、Y、Z三个方向上的坐标值；通过对各加强材某个坐标系方向的重心坐标进行排序，即可确定加强材的位置及间距；即：s＝{Max_gy,Max'_gy,…,Min'_gy,Min_gy} Δl＝Max_gy‑Max'_gy，其中Max_gy≠Max'_gy其中，s为所有加强材按其重心Y坐标值由大到小进行排序，表示板架的特征位置；由特征板架及加强材位置在步骤a中所选定的初始化吊装算法中进一步确定与特征板架的特征位置相关联的初始化吊装算法，并根据该初始化吊装算法生成初始化吊装方案，记录所述初始化吊装方案中的吊点位置；d、对吊点位置的干涉判定、工艺适应性评价及快速动态调整：在由步骤a所确定的初始吊装方案的基础上，以吊装分段模型的吊环空间坐标位置为基点，检查其周围是否存在包含该基点的结构件，以判定是否存在干涉工况；具体的判定方法为：假设吊环空间位置坐标为(dx,dy,dz)，其附近有A₁,A₂...A_n等多个板架，判断存在干涉需满足：dx∈(x_i1,x_i2)∩dy∈(y_i1,y_i2)∩dz∈(z_i1,z_i2) 其中，x_i1,x_i2表示A_i板架在X方向尺寸跨度的最小值、最大值，y、z同理；同时以基点为中心呈放射状检查基点周围是否存在结构件，具体方法为：假设眼板与构件的可焊接的安全距离为△d,且眼板沿Z正方向布置，判断存在无法焊接工况需满足：dx±Δd∈(x_i1,x_i2)∩dy±Δd∈(y_i1,y_i2)∩dz+Δd∈(z_i1,z_i2) 若不满所有工况要求，则用逐步以新值替代旧值的迭代方法求解吊点位置动态调整问题，并在每次迭代完成时以吊车约束作为终止迭代的判定条件，即可快速获得最优解再以吊环空间坐标位置为基点，检查其周围是否存在包含该基点的结构件，以判定干涉工况，同时以基点为中心呈放射状检查其周围是否存在结构件，在未取得上述可行解的情况下发布初始化方案重生成指令并返回上一步；e、根据各吊点所处的位置特征及吊运形式选择相应类型的眼板， 并预估载荷自动选择合适眼板选型，通过计算每个吊环所承载的重量确定相应规格的眼板；f、对吊装方案进行快速力学分析，通过Tribon二次开发和ANSYS二次开发技术手段，对吊装分段进行有限元模型重构，模拟吊装工况，后台调用ANSYS软件进行强度校核并输出计算结果，在分析结果不满足设计要求情况下发布继续优化指令并返回步骤e；g.生成设计图纸并完成输出。