考虑视觉传达理念的舰船流线曲面造型结构优化

《考虑视觉传达理念的舰船流线曲面造型结构优化》论文发表期刊：《舰船科学技术》；发表周期：2020年22期

《考虑视觉传达理念的舰船流线曲面造型结构优化》论文作者信息：作者简介: 王卓 (1981 − )，女，硕士，副教授，研究方向为视觉传达的应用。 1，长春理工大学光电信息学院，吉林长春130000；2，珠海城市职业技术学院，广东珠海519000

　　摘要：传统舰船流线曲面造型结构优化方法，更注重舰船造型的视觉效果，导致舰船的抗冲击性能下降因此针对这一问题，重新研究考虑视觉传达理念下，舰船流线曲面造型结构优化方法。该方法构建舰船流线曲面视觉感知强度模型，优化舰船流线曲面造型与舰船T形结构、Y形结构的衔接方式，并计算舰船造型与衔接结构之间的适配度，实现对舰船流线曲面造型结构的整体优化。实验结果表明，与传统优化方法相比，所提优化方法下，舰船不仅具有良好的视觉效果，且抗冲击性仍保持在较高水平，可见此次研究的优化方法更加全面。

　　关键词：视觉传达;舰船造型;流线曲面;结构优化

　　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

　　在经济全球化影响下，舰船作为国家之间经济、政治、军事与文化交流的纽带，对于建立国际关系具有重要意义，因此在传统舰船造型结构的基础之上，研究考虑视觉传达理念的舰船流线曲面结构优化方法。以该理念为依据，优化舰船流线曲面造型结构，设计审美与性能同步在线的舰船造型"。

　　1 舰船流线曲面造型结构优化方法1.1 构建舰船流线曲面视觉感知强度模型考虑视觉传达理念，优化舰船流线曲面造型结构，需要利用视觉传达技术，构建舰船流线曲面视觉感知强度模型。视觉感知场示意图如图1所示。根据图1所示的视觉传达理论，假设人眼距离舰船造型的间距为d，人眼到舰船某一流线曲面造型的视线与中位线的夹角为B，根据视觉传达原理可知，视锥细胞的分布方式，同样与感知场相似，均呈圆形，因此可以计算视觉感知场半径，计算公式为：r=d-tanB.

　　根据上述计算，得到视觉感知场的大致范围，再将视觉感知场划分成5个等级。由于圆心的感知强度最高，因此以视觉中心为圆心，制作4个同心圆表示

　　感知场的其他4个等级2，设置凝视角的最大角度为130，将角度以等差数列的形式排布，即分别为10，50，

　　90以及130来划分视觉感知场等级。利用公式(1)，计算视点在偏心角角度分别为19，5o，go以及139时，视觉感知场的区域范围。同时，若区域数量过多或偏少，需要调整d的取值，重新计算视觉感知场半径。

　　视觉传达理念下视觉感知强度模型如图2所示。

　　将舰船看做一个矩形物体，设其边长为a，边宽为b;将视觉场基本单元看做一个正方形，其边长设置为c。

　　默认基本单元总面积，与舰船造型视觉感知场，第一等级区域面积一致，则可获得视觉感知场的基本参数：c=2，

　　с=r v.

　　(2)

　　将以此划分的单元作为中心，实现对上述模型的建立。通过该模型，设计舰船流线曲面造型，并分析该造型是否符合设计要求。对于其中视觉效果较差、不满足设计审美的曲面结构，重新设计。

　　1.2优化舰船结构衔接方式

　　考虑视觉传达优化舰船流线曲面造型后，还要对舰船结构之间的衔接方式进行优化，在保障舰船造型审美的同时，也不能忽视舰船的实际使用性能。首先要优化舰船的E形连接结构，该优化需要面板结构薄bl而强，需要夹芯结构厚而轻，需要粘结剂薄而强优化后的舰船T形结构衔接方式如图3所示。

　　而舰船上层建筑，包括舷侧板与主船体外壳板，二者之间衔接的稳定性更为重要，因此再对舰船这2个部位的Y形连接结构进行优化，如图4所示。

　　在优化舰船流线曲面造型、舰船结构衔接方式之后，根据灰色关联分析法的计算理念，建立舰船造型与结构适配度评估方程，计算优化后的舰船流线曲面造型与结构衔接之间的适配度：

　　= Pi+uP2

　　Др +цАр?°

　　(3)

　　式中：A表示适配系数;p和p2分别表示造型和结构的完整度;u表示分辨系数;Ap1和Ap2表示2个参数的绝对差值1。

　　利用上述公式判定舰船造型与结构衔接之间是否匹配，若120.95，则表示优化后的舰船结构与舰船造型适配。

　　2仿真实验

　　为了验证所提出方法的有效性，提出对比实验。

　　将此次研究的舰船流线曲面结构优化方法作为实验组测试对象，将传统流线曲面结构优化方法作为对照组测试对象，比较2种舰船结构优化方法使用后，舰船整体的抗冲击性。

　　2.1 测试准备

　　搭建仿真测试实验环境，，利用模拟软件模拟一个舰船的三维模型，如图5所示。选择该舰船模型作为2个测试组的优化对象，分别采用2种不同的方法，重新设计舰船流线曲面造型结构。

　　在测试条件准备完毕后，设置实验参数，模拟冲击性数据，如表1所示。

　　2.2结果分析

　　以3个冲击组为测试条件，在造型结构衔接之处，设置3个优化后的舰船冲击节点，每一节点处预设10轮冲击，实验组与对照组的抗冲击性测试结果如图6所示。

　　根据图6的测试结果可知，实验组3次10轮测试中，舰船结构的抗冲击性参数下降缓慢，至第10次时，舰船结构还有一定程度的抗冲击性，说明舰船流线曲面造型结构之间的衔接性极佳。而对照组在多轮测试中，其抗冲击性参数，分别在第5次、第7次以及第8次瞬间下降，说明舰船流线曲面造型结构之间的衔接性较差，导致选取的架构衔接处，抗冲击性能力偏低。综合测试结果可知，在视觉传达理念下，此次优化令舰船结构具备审美要求的同时，保留了舰船结构抗冲击性的要求。

　　3语

　　此次提出的优化方法，不在仅仅以视觉效果为主，在美化舰船造型的同时，还注意结构之间的衔接，令舰船的审美与抗冲击性能并存，为航行提供更加完善的交通工具。但此次研究的优化方法，并不是一成不变的，在科技繁荣发展背景下，舰船材料还会进一步升级，加之造船手段日趋进步，因此还要多关注舰船的发展，令研究技术与时俱进。

　　参考文献：

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