《考慮視覺傳達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：《艦船科學技術(shù)》；發(fā)表周期：2020年22期

《考慮視覺傳達理念的艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化》論文作者信息：作者簡介: 王卓 (1981 − )，女，碩士，副教授，研究方向為視覺傳達的應用。 1，長春理工大學光電信息學院，吉林長春130000；2，珠海城市職業(yè)技術(shù)學院，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效果，導致艦船的抗沖擊性能下降因此針對這一問題，重新研究考慮視覺傳達理念下，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感知強度模型，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，并計算艦船造型與銜接結(jié)構(gòu)之間的適配度，實現(xiàn)對艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。實驗結(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效果，且抗沖擊性仍保持在較高水平，可見此次研究的優(yōu)化方法更加全面。

　　關(guān)鍵詞：視覺傳達;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)濟全球化影響下，艦船作為國家之間經(jīng)濟、政治、軍事與文化交流的紐帶，對于建立國際關(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，研究考慮視覺傳達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感知強度模型考慮視覺傳達理念，優(yōu)化艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)，需要利用視覺傳達技術(shù)，構(gòu)建艦船流線曲面視覺感知強度模型。視覺感知場示意圖如圖1所示。根據(jù)圖1所示的視覺傳達理論，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)視覺傳達原理可知，視錐細胞的分布方式，同樣與感知場相似，均呈圓形，因此可以計算視覺感知場半徑，計算公式為：r=d-tanB.

　　根據(jù)上述計算，得到視覺感知場的大致范圍，再將視覺感知場劃分成5個等級。由于圓心的感知強度最高，因此以視覺中心為圓心，制作4個同心圓表示

　　感知場的其他4個等級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來劃分視覺感知場等級。利用公式(1)，計算視點在偏心角角度分別為19，5o，go以及139時，視覺感知場的區(qū)域范圍。同時，若區(qū)域數(shù)量過多或偏少，需要調(diào)整d的取值，重新計算視覺感知場半徑。

　　視覺傳達理念下視覺感知強度模型如圖2所示。

　　將艦船看做一個矩形物體，設(shè)其邊長為a，邊寬為b;將視覺場基本單元看做一個正方形，其邊長設(shè)置為c。

　　默認基本單元總面積，與艦船造型視覺感知場，第一等級區(qū)域面積一致，則可獲得視覺感知場的基本參數(shù)：c=2，

　　с=r v.

　　(2)

　　將以此劃分的單元作為中心，實現(xiàn)對上述模型的建立。通過該模型，設(shè)計艦船流線曲面造型，并分析該造型是否符合設(shè)計要求。對于其中視覺效果較差、不滿足設(shè)計審美的曲面結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計。

　　1.2優(yōu)化艦船結(jié)構(gòu)銜接方式

　　考慮視覺傳達優(yōu)化艦船流線曲面造型后，還要對艦船結(jié)構(gòu)之間的銜接方式進行優(yōu)化，在保障艦船造型審美的同時，也不能忽視艦船的實際使用性能。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，需要夾芯結(jié)構(gòu)厚而輕，需要粘結(jié)劑薄而強優(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，因此再對艦船這2個部位的Y形連接結(jié)構(gòu)進行優(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)分析法的計算理念，建立艦船造型與結(jié)構(gòu)適配度評估方程，計算優(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個參數(shù)的絕對差值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仿真實驗

　　為了驗證所提出方法的有效性，提出對比實驗。

　　將此次研究的艦船流線曲面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法作為實驗組測試對象，將傳統(tǒng)流線曲面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法作為對照組測試對象，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 測試準備

　　搭建仿真測試實驗環(huán)境，，利用模擬軟件模擬一個艦船的三維模型，如圖5所示。選擇該艦船模型作為2個測試組的優(yōu)化對象，分別采用2種不同的方法，重新設(shè)計艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)。

　　在測試條件準備完畢后，設(shè)置實驗參數(shù)，模擬沖擊性數(shù)據(jù)，如表1所示。

　　2.2結(jié)果分析

　　以3個沖擊組為測試條件，在造型結(jié)構(gòu)銜接之處，設(shè)置3個優(yōu)化后的艦船沖擊節(jié)點，每一節(jié)點處預設(shè)10輪沖擊，實驗組與對照組的抗沖擊性測試結(jié)果如圖6所示。

　　根據(jù)圖6的測試結(jié)果可知，實驗組3次10輪測試中，艦船結(jié)構(gòu)的抗沖擊性參數(shù)下降緩慢，至第10次時，艦船結(jié)構(gòu)還有一定程度的抗沖擊性，說明艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)之間的銜接性極佳。而對照組在多輪測試中，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，說明艦船流線曲面造型結(jié)構(gòu)之間的銜接性較差，導致選取的架構(gòu)銜接處，抗沖擊性能力偏低。綜合測試結(jié)果可知，在視覺傳達理念下，此次優(yōu)化令艦船結(jié)構(gòu)具備審美要求的同時，保留了艦船結(jié)構(gòu)抗沖擊性的要求。

　　3語

　　此次提出的優(yōu)化方法，不在僅僅以視覺效果為主，在美化艦船造型的同時，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，艦船材料還會進一步升級，加之造船手段日趨進步，因此還要多關(guān)注艦船的發(fā)展，令研究技術(shù)與時俱進。

　　參考文獻：

　　[1]楊禮浪，視覺傳達設(shè)計的創(chuàng)新思路探討[J].包裝工程，2020，41(12)：285-288.

　　[2]曾驥，袁博，周瑞佳，等，超大型集裝箱船綁扎橋數(shù)值模擬及構(gòu)優(yōu)化[J].船工程，2019，4(1)：34-39.[3]蘇紹娟，張祥，王天霖，等.多工況應力約束下多用途船貨艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化[].船海工程，2020，49(1 52-55460.

　　[4]衛(wèi)少陽，張朝暉，嚴超群，等塔梁固結(jié)體系矮塔斜拉橋墩身結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]工程技術(shù)研究，2019，4(16)：176-177.