admin 管理员组文章数量: 1086019
2024年4月19日发(作者:moviecliptime)
第34卷第6期
Vol34No6
江苏科技大学学报(自然科学版)
Dec.2020
2020年12月
JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)
DOI:10.11917/j.issn.1673-4807.2020.06.002
基于XML的异构船体结构数据交换技术
王 岳
1
,何 磊
1
,郑斌华
2
,潘建辉
2
(1.江苏科技大学船舶与海洋工程学院,镇江212100)
(2.上海东欣软件工程有限公司,上海201203)
摘 要:为了实现SPD系统的船体结构模型向吊装分析软件TSV-BLS的数据传输,分析了船舶XML的构造格式,在此基
础上开发了一套从国产船舶CAD系统SPD中导出包含船体数据的XML接口.通过该接口导出的XML文件实现了船体模
型在吊装分析软件TSV-BLS中的完整重现,验证了不同的船舶CAD/CAE系统通过XML文件进行数据交换的可行性.
关键词:XML;数据交换;SPD;TSV-BLS;CAD/CAE
中图分类号:U67199 文献标志码:A 文章编号:1673-4807(2020)06-008-05
DataexchangetechnologyofshiphullstructurebasedonXML
1122
WANGYue,HELei,ZHENGBinhua,PANJianhui
(1.SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212100,China)
(2.ShanghaiDongxinSoftwareEngineeringCo.Ltd.,Shanghai201203,China)
Abstract:TorealizedatatransmissionofshiphullmodelsfromSPDtohoistinganalysissoftwareTSV-BLS,the
XMLformatforshipstructuresisanalyzed.Onthisbasis,interface,whichoutputsXMLfilesthatcontainhull
datafromdomesticshipmanufacturingCADsoftwareSPDisdeveloped.Dataiscompletelyremodeledinhoisting
analysissoftwareTSVBLSthroughtheXMLfileoutputbythisinterface.Thisprovesthepossibilitythatdifferent
CAD/CAEsystemsforshipproductioncanexchangedatathroughXMLfiles
Keywords:XML,dataexchange,SPD,TSVBLS,CAD/CAE
船舶分段吊装作业是影响造船周期的关键要
素之一.在对复杂分段结构进行吊装前,往往需要
使用通用有限元分析软件进行结构安全性校核.然
而,由于CAD(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅
助分析)系统与通用有限元分析软件之间缺乏有
效接口,导致重复建模工作量大,且无法计及起吊
过程中对缆绳、姿态等影响因素,导致分析计算效
1]
率低,校核准确性有待提高
[
.
1 船体数据结构的XML格式
11 XML语言与船体结构的关联
为避免数据的重复输入,实现各CAD系统之
间的数据交换,先后出现了以igs文件为中间文件
的IGES标准和以stp/step文件为中间文件的
3-5]
STEP标准
[
.但这些数据交换标准在运用于船
6]
舶生产设计时往往解析速度过慢
[
,而且由于以
为此,文中以国产三维CAD系统SPD和动态
吊装模拟分析软件TSV-BLS为对象,研究模型数
AD/CAE异构船体数据结构相关接据结构,开发C
2]
口方案,摆脱对国外软件系统的依赖
[
.
相对封闭的专有格式作为中间文件进行数据交换,
使得对各CAD系统接口的开发变得较为困难.尤
SV-BLS这种专用CAE软件来说,其对于类似T
开发这类标准接口是极为不方便的.
船舶CAD生产系统中与CAE有限元分析软
收稿日期:2019-09-09 修回日期:2019-12-04
基金项目:江苏省科技成果转化专项基金资助项目(615010905)
作者简介:王岳(1979—),男,副教授,研究方向为船舶数字化设计制造技术.Email:ainiuchina@163.com
引文格式:王岳,何磊,郑斌华,等.基于XML的异构船体结构数据交换技术[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2020,34(6):8-12.
DOI:10.11917/j.issn.1673-4807.2020.06.002.
第6期 王岳,等:基于XML的异构船体结构数据交换技术
件密切相关的船体设计系统包含了组成复杂船体
模型的各种部件和零件.这些零件、部件或者构件
在船体数据库中一般以各种板架、型材、孔、面板、
肘板、补板等结构模型进行分类存放.船体结构如
,可划分为不同的总段和分段,分段可以划分图1
为平面板架、曲面板架,这样逐级划分下去,直到
点、线元素的表达为止.这种分层逐级划分的逻辑
关系符合XML表达数据的方式.
9
Matrial代表船体材料的相关属性;Bar 其中:
Section代表组成各类型材属性;HoleDef代表各类
开孔属性;NotchDef代表各类边界孔属性;Block节
点代表分段,是船体XML格式中最为重要的一个
节点,包含了船体结构全部数据,几乎所有下级节
lock节点之下展开的.Block节点主要点均是在B
由代表坐标范围的节点Extent、平面板架PlanePan
el节点以及曲面板架CurvedPanel节点组成.
121 平面板模型构建的关键节点
SimpleContour和DetailedContour两个XML节
在点包含了表达平面板结构信息的主要数据.
XML表达上相同,但在含义上却并不相同.De
tailedContour是包含了内孔、边界孔及切口的板轮
廓,SimpleContour则仅是板轮廓.这两个节点结构
类似,都包含一个StartPoint节点和若干个Segment
节点.Segment节点下又包含Amplitude节点和
Node节点.在平面板中其名称分别为StartPoint2d、
Segment2d、Amplitude2d和Node2d;在曲面板中其
名称分别为StartPoin3d、Segment3d、Amplitude3d和
Node3d.
以平面板为例,SimpleContour或Detailedcon
tour中的StartPoint2d是起点,这里假设为Node1,
则之后的Node2d依次假设为Node2、Node3、…、
Node(n).Amplitude2d的作用是在nodei、node
(i+1)中间插入一个点(Nodeinsert),三点确定一
段圆弧.方法是以nodei至node(i+1)直线的中
点作为坐标原点,然后通过中点垂直到圆弧的向量
确定Node-insert的位置.在程序设计时,按照这
在XML中表现种的样条构造方式进行数据转换.
的层级关系及对应图例如图2.
图1 船体结构树
Fig.1 Hullstructuretree
开发XML接口是实现异构船体结构数据交换
的一种合理解决方案.TSV-BLS具有直接读取
TRIBONSchemaXMLHullSteel后置接口的功能,
它能直接读取TRIBON导出的XML格式.因此在
RIBONSchema开发前置接口时,可以主要参照T
XMLHullSteel进行XML船体模型数据导出接口
的设计
[8]
.
12 船体XML的根节点
船体XML根节点的元素名为Ship.它的二级
节点包括Material、BarSection、HoleDef、NotchDef、
Block.
[9]
图2 SimpleContour和DetailContour的XML格式及对应图例
Fig.2 SimpleContourandDetailContourinXMLformatanditscorrespondingdrawing
122 曲面板模型构建的关键节点
tripRow代表一块曲面板的曲面板中的节点S
曲面点阵,TSV-BLS系统读取该节点后通过点阵
拟合形成曲面.对四边形、三边形和五边形曲面板
的程序设计思路分为3种:点阵
①
四边形曲面板,
FacetSurface中的StripRow从原点开始可以按U轴
StripRow按V轴正或者V轴正方向依次排列开来,
方向排列,每个StripRow在V轴方向数值相同.如
图3,该四边形曲面板Plate为17×17的曲面板,
即由17个StripRow组成,每个StripRow包含17个
10
江苏科技大学学报(自然科学版)2020年
Point点阵.StripRow按排列的先后顺序设为
StripRow1、StripRow2、…、StripRow17,Point的
U/V轴坐标以递增或递减排列均可.
②
三边形曲
面板,由于Nurbs是由U、V两个参数方向定义的边
对于三条边界的曲面只能将界曲线,有四条边界.
剩余的一边退化为一点进行处理.将三边形曲面板
也设为N×N的点阵,理论上三边形或四边形曲面
板可以是任意N×N的点阵,但N的取值建议为
16的倍数加1.如图4,三边形曲面为17×17的点
阵,所有StripRow中的最后一个Point的坐标相同
将其分解为2且重合于一角点.
③
五边形曲面板,
个四边形板,即2个N×N的点阵合并在一起,在
XML格式中就显示为[2(N-1)+1]×N的点阵.
如图5,五边形曲面板为33×17的点阵.在最后一
组StripRow角点处,实际按折边处理,U轴数值在
50左右,该组StripRow大幅下降后开始平缓于54
即为折边所在的点阵.
图5 典型五边形曲面点阵及其XML格式
Fig.5 Typicalpentagoncurvedsurfacedot
matrixanditsXMLformat
2 接口开发过程中典型问题及解决
方案
21 平面板架一侧型材或肘板丢失问题
在SPD的数据结构中板架节点是包含型材、
肘板部分对称或者部分镜像信息的,而目前版本的
TSV-BLS6432在读取XML文件时,其数据构
造在同一个板架下不支持型材和肘板部分对称或
者部分镜像,这会导致生成的模型部分出现型材、
肘板不能正确显示的问题.因此在程序设计时需要
根据型材和肘板的对称性决定是否单独拆分并重
建成不同对称性的板架节点,以曲面板架为例,如
图6,导出XML文件后AG11分段曲面板上的曲面
型材由于存在部分对称的情况,因此由“AG11-
”这个曲面板架节点拆分为了“AG11SHELL-CStf
图3 典型四边形曲面点阵及其XML格式
Fig.3 Typicalquadrilateralcurvedsurfacedot
matrixanditsXMLformat
-SHELL-CStf-AsDefined”和“AG11-SHELL-
CStf-Reflected”两个曲面板架节点.程序修改后再
导入TSV-BLS模型得以正常显示,问题解决前后
情况对比如图7.
图4 典型三边形曲面点阵及其XML格式
Fig.4 Typicaltrilateralcurvedsurfacedot
matrixanditsXMLformat
图6 根据对称性重新构造的XML板架节点
Fig.6 RegroupedXMLPanelnodesbasedonsymmetry
图7 AG11分段型材丢失与问题解决
Fig.7 BlockAG11profileslossandproblemsolving
第6期 王岳,等:基于XML的异构船体结构数据交换技术
22 圆管支柱丢失问题
SPD中圆管支柱的数据是属于型材即节点
StiffenerGroup之下的.而吊装软件中所有的圆管支
柱,即PillarGroup节点只有属于平面板架
PlanePanel节点下级时才能在吊装软件中正常显
示,如果按照SPD的数据结构直接导出XML节点
就会出现丢失圆管支柱的情况.在程序设计时应分
11
第一步,把各分段所有圆管支柱筛选为三步处理.
出来;第二步,构造PillarGroup节点,并将筛选出来
的圆管支柱添加其中;第三步,构造新的PlanePan
el节点并将PillarGroup节点添加其中.其程序实现
ML格式如图8.问的部分代码及其导出的部分X
题解决前后情况对比如图9.
图8 部分添加PillarGroup节点的代码及其导出的XML格式
Fig.8 Partofcodesforaddingnode‘PillarGroup’anditsXMLformatoutcomes
图9 AG11分段支柱丢失与问题解决
Fig.9 BlockAG11pillarslossandproblemsolving
23 边界孔丢失问题
边界孔是板与板之间共同拼接成的孔,在SPD
中边界孔归类于孔,即相应的XML节点HoleGroup.
而TSV-BLS在读取XML数据时会把边界孔归类
为板本身的样条曲线,无法真实识别.程序设计时,
首先要判断哪些板包含边界孔,然后筛选出所有含
边界孔的板,最后重划其板样条曲线.重划方法是将
板的边界孔裁剪后与剩余的板样条曲线拼接形成新
的板边界曲线.以分段CB05为例,如果按照普通板
处理就会出现只能显示部分孔的问题,问题解决前
后情况对比如图10.图中曲线不光滑为TSV-BLS
显示的问题,不影响软件实际使用.
图10 CB05分段丢失与问题解决
Fig.10 BlockCB05borderlineholelossandproblemsolving
12
江苏科技大学学报(自然科学版)2020年
3 XML接口应用实例
以SPD船体数据库作为数据源,开发了一套
船体XML数据抽取接口程序,主要分三步来实现:
PD船体数据库按分段、总段提取船体第一步,从S
模型数据及材料属性等相关信息,将内孔、边界孔、
型材等数据表达形式做映射,转换为TRIBON的数
据表达形式供吊装软件读取;第二步,将所提取数
ML文件作为中间文件;第据按照前文方案生成X
三步,向动态吊装分析软件TSV-BLS导入XML
文件,生成模型.
文中以号船1542A的HB01分段为例进行验
PDV40三维浏览器中的模型以及证,该分段在S
导出XML文件后通过TSV-BLS6432导入生成
的模型,对比情况如图11.
图11 分段HB01的SPD模型与TSV-BLS模型对比
Fig.11 SPDmodelcomparedwithTSV-BLSmodelofblockHB01
通过接口生成的XML文件能够使模型及属性
信息完整的在TSV-BLS中再现.在船舶CAD与
CAE系统软件之间,实现了船体结构数据的快速
完整交换.
2016,10(6):867-874.DOI:10.3778/j.issn.1673
-9418.1506069.
LIUYiliang,LIUHong,WANGJihua.Researchon
STEP3Dinstanceorientedstructuredquerymethod
[J].JournalofFrontiersofComputerScienceand
,2016,10(6):867-874.DOI:10.3778/Technology
j.issn.1673-9418.1506069.(inChinese)
[4] 杨君,窦万峰.基于宏语义的异构CAD同步协作关
J].江苏科技大学学报(自然科学版),键技术[
2011,25(3):253-257.
YANGJun,DOUWanfeng.Keytechnologiesofmacro
semanticsynchronizedcollaborationwithheterogeneous
[J].JournalofJiangsuUnversityofSciCADsystems
enceandTechnology(NaturalScienceEdition),2011,
25(3):253-257.DOI:10.3969/j.issn.1673-4807.
2011.03.011.(inChinese)
[5] 查乐,朱仁传.基于IGES的船体NURBS曲面网格划
分[J].《水动力学研究与进展》编委会,第二十九届
镇江:[s.n.],2018.全国水动力学研讨会论文集.
[6] 杨连生,李爱平,李佳威,等.基于XML的船舶生产
设计数据交换接口技术研究与实现[J].中国造船,
2016,57(4):164-174.DOI:10.3969/j.issn.1000
-4882.2016.04.019.
,LIAiping,LIJiawei,etal.ReYANGLiansheng
searchondatainterfacetechnologyfordesignofship
productionbasedonXML[J].ShipbuildingofChina,
4 结论
(1)以XML文件为基础,开发数据交换接口
SV-BLS中的完整程序,实现了船体数据模型在T
再现.
(2)接口开发过程中,针对平面板架一侧型材
或肘板丢失、圆管支柱丢失、边界孔丢失等问题进
行方案设计,使相关问题得以解决.
(3)所开发的接口方案为CAE系统直接利用
国产船舶CAD系统模型数据提供了便利,对避免
不必要的重复建模,提高生产效率及降低设计分析
成本有着重要意义.
参考文献(References)
[1] 吴忠.基于TSV-BLS的虚拟上建整吊分析[C]
∥
中国造船工程学会(CSNAME),2016年MIS/S&A
学术交流会议论文集.大连:[s.n.],2016.
[2] 陈辉.SPD船舶设计软件介绍[C]
∥
中国造船工程
CSNAME),2015年CAD/CAM学术交流会议学会(
论文集.南京:[s.n.],2015.
[3] 刘一良,刘弘,王吉华.面向STEP标准三维实例的
J].计算机科学与探索,结构化查询方法研究[
(下转第22页)
22
江苏科技大学学报(自然科学版)
-82.DOI:10.3901/JME.2013.04.075.(inChi
)nese
2020年
制规律研究[D].武汉:华中科技大学,2007.
[11] 崔丽,贺定勇,李晓延,等.激光-电弧复合焊接工
艺参量的研究进展[J].激光技术,2011,35(1):
65-69.DOI:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.
019.
,HEDingyong,LIXiaoyan,etal.ResearchproCUILi
gressoflaserarchybridweldingprocessingparameters
[J].LaserTechnology,2011,35(1):65-69.DOI:
10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.019.(inChi
)nese
[12] 牛宽,刘双宇,刘凤德,等.激光-电弧复合焊接工
J].应用艺参数对焊缝形貌及焊接稳定性的影响[
激光,2014,34(1):51-56.DOI:10.3788/
AL20143401.0051.
NIUKuan,LIUShuangyu,LIUFengde,etal.The
effectofweldingparametersonweldappearanceand
J].AppliedLaser,stabilityinlaserarcwelding[
2014,34(1):51-56.DOI:10.3788/AL20143401.
0051.(inChinese)
(责任编辑:顾琳)
[8] 赵耀邦,雷正龙,李俐群,等.铝合金激光-电弧
双面焊接激光稳定、压缩电弧的机制分析[J].机
械工程学报,2013,49(4):51-57.DOI:10.3901/
JME.2013.04.051.
,LEIZhenglong,LILiqun,etal.ZHAOYaobang
Mechanismoflaserinducedstabilizationandcompres
sionofarcduringlaserarcdoublesidedweldingfora
luminiumalloy[J].JournalofMechanicalEngineer
ing,2013,49(4):51-57.DOI:10.3901/JME.
(inChinese)2013.04.051.
[9] 武传松,秦国梁.轻金属材料激光+GMAW复合热
源焊接机理的研究进展[J].焊接,2009(7):11-
17.DOI:10.3969/j.issn.1001-1382.2009.07.003.
WUChuansong,QINGuoliang.Researchprogressof
laser+GMAWhybridweldingmechanismoflightmet
[J].Welding&Joining,2009(7):11-17.DOI:als
10.3969/j.issn.1001-1382.2009.07.003.(inChi
nese)
[10] 高明.CO激光-电弧复合焊接工艺、机理及质量控
檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶
(上接第12页)
2016,57(4):164-174.DOI:10.3969/j.issn.1000
inChinese)-4882.2016.04.019.(
[7] 倪天文,季刚.基于XML和Spring框架的参数化建
模[J].中国造船,2018,59(3):171-177.DOI:10.
3969/j.issn.1000-4882.2018.03.018.
NITianwen,JIGang.Parametermodelingbasedon
[J].ShipbuildingofChina,softwareXMLandSpring
2018,59(3):171-177.DOI:10.3969/j.issn.1000(责任编辑:贡洪殿)
inChinese)-4882.2018.03.018.(
朱胤逵.基于TRIBON多平台数据交换技术研究[8]
[D].大连:大连理工大学,2015.
[9] TribonSolutionsAB.TribonM3Documentation:XML
basedformat[G].Sweden:TribonSolutionsAB,
2004.
版权声明:本文标题:基于XML的异构船体结构数据交换技术 内容由网友自发贡献,该文观点仅代表作者本人, 转载请联系作者并注明出处:http://www.roclinux.cn/p/1713480620a636775.html, 本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。
发表评论