基于模型驱动的船舶仿真方法、系统、介质及设备与流程

[0001]
本发明涉及船舶设计和建造技术领域，特别是涉及一种基于模型驱动的船舶仿真方法、系统、介质及设备。


背景技术：

[0002]
船舶设计建造过程涉及不同的设计阶段，设计院所和船厂需要根据不同专业及生产需求，选择不同的计算分析软件，针对特定的场景进行建模仿真工作，由于各个软件是各个独立的系统，经常需要进行大量重复性的建模工作，浪费大量人力资源。
[0003]
此外，大量的设计软件也缺乏一种有效的集成管理模式，不利于管理人员从总体上把握整个项目中仿真的进展情况。


技术实现要素：

[0004]
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于模型驱动的船舶仿真方法、系统、介质及设备，用于解决现有技术中仿真流程重复建模、仿真管理混乱的问题。
[0005]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于模型驱动的船舶仿真方法，所述方法步骤包括：根据设计阶段确定船舶设计模型的建模要求，以获得一所述船舶设计模型；确定当前所述设计阶段对应的仿真内容，并根据所述仿真内容提取所述船舶设计模型的部分模型，以生成仿真模型；利用仿真分析软件对所述仿真模型进行仿真，得出仿真结果，并对所述仿真结果进行评估。
[0006]
于本发明的一实施例中，所述方法还包括对所述设计阶段进行梳理，将所述船舶设计分为若干个所述设计阶段，其中，所述设计阶段依次包括基本设计、详细设计、生产设计以及工艺设计，在不同的所述设计阶段确定其对应的所述建模要求，获得其对应的所述船舶设计模型。
[0007]
于本发明的一实施例中，所述方法还包括将所述基本设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述详细设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述详细设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述生产设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述生产设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述工艺设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述工艺设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，以此完成所述船舶的所有仿真分析。
[0008]
于本发明的一实施例中，所述建模要求包括区域范围以及建模对象完整性，所述船舶设计模型为全三维设计软件建立的三维设计模型。
[0009]
于本发明的一实施例中，所述方法还包括设置自动评估程序，用于定时进行所述设计阶段的评估，若当前所述船舶设计模型满足相应所述设计阶段的建模要求时，自动推送所述仿真内容。
[0010]
于本发明的一实施例中，所述方法还包括设置自动处理程序，用于自动生成所述仿真模型。
[0011]
于本发明的一实施例中，评估所述仿真结果的步骤包括：令所述仿真模型调用所述仿真分析软件进行仿真模拟，以得到所述仿真结果；将所述仿真结果与所述三维设计模型映射，以令所述三维设计模型对应显示所述仿真结果；输出仿真分析报告与仿真视频；基于设计规范评估所述仿真结果；若存在设计缺陷，则高亮显示，提示改进，反之则提示设计符合要求。
[0012]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述的基于模型驱动的船舶仿真系统，所述系统包括：
[0013]
船舶设计阶段制定模块，用于根据设计阶段确定船舶设计模型的建模要求；
[0014]
船舶三维建模模块，用于获得一所述船舶设计模型；
[0015]
仿真内容确定模块，用于确定当前所述设计阶段对应的仿真内容，并根据所述仿真内容提取所述船舶设计模型的部分模型，以生成仿真模型；
[0016]
仿真评估模块，用于利用仿真分析软件对所述仿真模型进行仿真，得出仿真结果，并对所述仿真结果进行评估。
[0017]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述基于模型驱动的船舶仿真方法。
[0018]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述的设备，所述设备包括：所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述基于模型驱动的船舶仿真方法。
[0019]
如上所述，本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法、系统、介质及设备，基于船舶设计全三维模型，根据所处船舶设计阶段确定仿真模型复杂度，在此基础上根据不同的设计阶段进行仿真内容的确定，并据此获得仿真所需局部模型，调用相应的仿真软件进行仿真，仿真结束后将仿真分析结果与三维模型进行映射，进行仿真结果反馈。
附图说明
[0020]
图1显示为本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法于一实施例中的流程示意图；
[0021]
图2a显示为本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法于一实施例中的电气原理图；
[0022]
图2b显示为本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法于一实施例中的管系原理图；
[0023]
图3显示为本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法于一实施例中的评估仿真结果的流程示意图；
[0024]
图4显示为本发明的基于模型驱动的船舶仿真系统于一实施例中的模块示意图；
[0025]
元件标号说明
[0026]
s11～s13 步骤
[0027]
s31～s34 步骤
[0028]
40
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基于模型驱动的船舶仿真系统
[0029]
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船舶设计阶段制定模块
[0030]
42
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船舶三维建模模块
[0031]
43
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仿真内容确定模块
[0032]
44
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仿真评估模块
具体实施方式
[0033]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0035]
请参阅图1，于发明一实施例中，本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法包括：
[0036]
步骤s11、根据设计阶段确定船舶设计模型的建模要求，以获得一所述船舶设计模型；
[0037]
具体地，本发明的基于模型驱动的船舶仿真方法包括对所述设计阶段进行梳理，将所述船舶设计分为若干个所述设计阶段，其中，所述设计阶段依次包括基本设计、详细设计、生产设计以及工艺设计，在不同的所述设计阶段确定其对应的所述建模要求，获得其对应的所述船舶设计模型。优选地，所述船舶的所述设计阶段应根据各船舶设计院所及船厂自身设计流程定制，以分为若干所述设计阶段。
[0038]
进一步地，所述建模要求应根据所述设计阶段制定，其中，所述建模要求包括建模区域范围以及建模对象完整性，所述船舶设计模型采用全三维设计软件建立，优选地，全三维设计软件可采用catia、tribon、spd等船舶设计软件。
[0039]
步骤s12、确定当前所述设计阶段对应的仿真内容，并根据所述仿真内容提取所述船舶设计模型的部分模型，以生成仿真模型；
[0040]
具体地，根据不同的所述设计阶段，确认对应的仿真内容，并根据所述仿真内容提取所述船舶设计模型内对应的部分模型，用以生成仿真模型。优选地，所述仿真模型根据所述船舶设计模型修改所得，针对所述船舶设计模型的部分模型进行适当处理得到所述仿真模型，并将所述仿真模型输出，用于开展仿真工作，而所述船舶设计模型则保留，用于后续所述设计阶段继续使用。
[0041]
进一步地，所述基本设计阶段包括：船体基本结构、主要设备/舾装布置、关键系统原理图、典型舱室基本布置；其中，所述船体基本结构包括船体外板、甲板、舱壁、肋板、肋骨、桁材、骨材、大尺寸孔、立柱，此外所述船舶设计模型的船体模型仅以面板的形式存在，不包含厚度信息。进一步地，所述关键系统原理图包括如图2a所示的电气原理图与如图2b所示的管系原理图，其中，所述电气原理图由配电屏、应急配电板、轴带发动机屏和同步屏以及启动屏与电动机开关振所构成，所述管系原理图显示出船舱内仪表与设备连接船舱的结构示意图。。
[0042]
所述详细设计阶段包括：给所述船舶设计模型加入厚度，并增加肘板、端切、贯穿空、补板、角隅、小尺寸孔、结构过渡、局部加强结构，以及舾装三维详细建模、布置等设计。
[0043]
所述生产设计阶段包括：工艺设计、专用工装设计。
[0044]
所述工艺设计阶段包括：船体板材和型材的补偿量、加工余量、坡口、焊接信息以及舾装件安装序列、焊接信息、详细定位尺寸等信息。
[0045]
步骤s13、利用仿真分析软件对所述仿真模型进行仿真，得出仿真结果，并对所述仿真结果进行评估。
[0046]
具体地，在获得所述仿真模型后，利用所述仿真分析软件对其进行仿真并得出所述仿真结果，进一步地，如图3所示，评估所述仿真结果的方法包括如下步骤：
[0047]
步骤s31、令所述仿真模型调用所述仿真分析软件进行仿真模拟，以得到所述仿真结果；
[0048]
步骤s32、将所述仿真结果与所述三维设计模型映射，以令所述三维设计模型对应显示所述仿真结果；
[0049]
步骤s33、输出仿真分析报告与仿真视频；
[0050]
步骤s34、基于设计规范评估所述仿真结果；若存在设计缺陷，则高亮显示，提示改进，反之则提示设计符合要求。
[0051]
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括将所述基本设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述详细设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述详细设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述生产设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述生产设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，作为所述工艺设计阶段的设计输入；重复执行所述步骤一至所述步骤三，获得所述工艺设计阶段的所述船舶设计模型与所述仿真结果，以此完成所述船舶的所有仿真分析。
[0052]
具体地，以所述基本设计阶段的所述船体基本结构为例，在所述基本设计阶段的基础上确定实施建模要求，构建其对应的全三维设计的所述船舶设计模型，判断当前所述船舶设计模型是否满足所述基本设计阶段的要求，若满足则开始对其进行仿真，所述仿真内容可选范围包括全船有限元强度分析、舱段有限元分析、波浪载荷分析等内容，以所述舱段有限元分析为例作为所述仿真内容，根据所选的所述舱段有限元分析内容，对所述船舶设计模型进行处理，提取所述部分模型使其满足所述舱段有限元分析需求，在此基础上直接划分有限元网格，并输出有限元仿真模型文件作为所述仿真模型，在所述仿真分析软件获取所述有限元仿真文件后，进行边界条件及载荷的添加，并设置计算工况，调用求解器进行仿真分析，得到实施仿真结果，并输出分析报告及视频，并根据所述船体基本结构的设计规范进行结果评估，若存在设计缺陷，则高亮显示，提示改进，反之则提示设计符合要求，在当前的所述设计阶段仿真结束后，提取当前的所述船舶设计模型及所述仿真结果，作为下一个所述设计阶段的实际输入。
[0053]
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括设置自动评估程序，用于定时进行所述设计阶段的评估，若当前所述船舶设计模型满足相应所述设计阶段的建模要求时，自动推送所述仿真内容。
[0054]
具体地，可根据所述建模要求开发自动评估程序，定时进行所述船舶设计模型的所述设计阶段评估，当所述船舶设计模型满足其对应的所述设计阶段要求时自动推送所述仿真内容。优选地，所述仿真内容根据设计院所和船厂自身设计需求制定，在此基础上根据
不同的所述设计阶段及对应的内容供设计人员做选择。
[0055]
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括设置自动处理程序，用于自动生成所述仿真模型。
[0056]
具体地，在实际操作过程中，设计员可以根据船舶模型处理原则开发自动处理程序，用于一键自动生成仿真模型，无需设计员手动操作，省时省力，提高工作效率。
[0057]
除此之外，如图4所示，本发明还提供一种基于模型驱动的船舶仿真系统40，所述系统包括：
[0058]
船舶设计阶段制定模块41，用于根据设计阶段确定船舶设计模型的建模要求；
[0059]
船舶三维建模模块42，用于获得一所述船舶设计模型；
[0060]
仿真内容确定模块43，用于确定当前所述设计阶段对应的仿真内容，并根据所述仿真内容提取所述船舶设计模型的部分模型，以生成仿真模型；
[0061]
仿真评估模块44，用于利用仿真分析软件对所述仿真模型进行仿真，得出仿真结果，并对所述仿真结果进行评估。
[0062]
由于本实施例的具体实现方式与前述方法实施例对应，因而于此不再对同样的细节做重复赘述。
[0063]
除此之外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一项所述基于模型驱动的船舶仿真方法。
[0064]
此外，本发明还提供一种设备，所述设备包括：所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行任一项所述基于模型驱动的船舶仿真方法。
[0065]
综上所述，本发明基于船舶设计全三维模型，根据所处船舶设计阶段确定仿真模型复杂度利用模型驱动仿真，避免设计人员针对不同仿真分析对象进行多次重复建模，提升仿真分析效率；固化船舶设计仿真基本流程，使设计人员更专注于设计，同时对各类船舶设计软件进行高效集中管理和使用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0066]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。