3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用

为提升复杂结构舰船管系的设计灵活性,研究3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用。利用CAD软件建立舰船管系的二维模型,依据舰船管系三角面片的交线段,确定舰船管系的点、线、面关系,将其转换为舰船管系三维模型。将舰船管系三维模型,导入切片软件中,利用切片引擎运行3D打印切片引擎增强处理算法,切片处理舰船管系三维模型,输出舰船管系三维模型的Gcode代码文件。将Gcode代码导入3D打印机,采用Z字填充法填充舰船管系3D打印材料,实现舰船管系模型的3D打印。实验结果表明,该方法可以精准打印舰船管系三维模型,打印结果的尺寸偏差小,提升了舰船管系设计的灵活性。

以3D软件应用为中心的设计管理模式——PDS在配管设计中的应用

由PDS的特点入手,结合工程实践的应用情况,阐明了3D软件可以更广泛的应用于配管的设计中,强调了以3D模型为中心开展设计和管理的新模式。

基于Cesium的地下三维管网3D Tiles模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景。但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件。基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示。具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示。本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试。结果表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设。

基于3D视觉检测技术的超大直径钢管桩质量检测系统研发及应用

海上风电施工过程中,单桩的轴线垂直度控制是施工过程中的一个难点也是重点,因此对超大直径钢管桩出厂检测提出了更高的要求。基于3D视觉检测技术,开发了一套超大直径钢管桩质量检测系统,通过三维激光雷达测距法快速获取钢管桩点云数据。数据在系统中将被降噪、拼接成像,生成钢桩三维实景模型。系统通过对于模型的切片分析,可快速得出钢管桩质量数据,经实际工程验证,系统检测结果准确,检测效率高,具有较好的推广价值。

OpenPlant Modeler管道数据库的应用

基于OpenPlant Modeler三维设计软件,介绍了管道数据库的导入形式和定制方法以及在工程项目中应用需要注意的一些问题,探讨了三维模型中管道元件尺寸的计算机制,阐述了对管道数据库进行三维模型测试的项目及注意的问题。

机械顶管下穿河流时土体变形特征研究

以成都锦江再生水干管穿越河流顶管施工为研究背景,利用FLAC 3D软件模拟掘进,开展顶管施工数值分析。通过施工模型及其建模过程,研究顶管顶进时周边土体变形影响。结果表明,顶进过程中土体沉降沿掘进方向呈周期性变化,土体沉降量最大值发生在管道间接口处;不同泥水仓压力和注浆压力工况下,河道及两侧河岸地表沉降量以管道中线呈对称分布,管道上方地表沉降量最大,随着监测点向管道中线移动,地表沉降变化速率明显增大,且在中线附近变化速率显著减小。随着泥水仓压力的增大,土层变形量显著减小,而注浆压力的增大,土层变形量变化幅度较小。

轨道交通BIM管件自动生成关键技术研究

为解决城市轨道交通管线复杂且生成管道3D模型仍依赖人机交互的问题,提出一种自动生成参数化BIM(building information modeling)管道连接件的方法。针对因绘图不规范而导致管道的起点和终点坐标无法唯一确定的问题,该方法基于直管中心线坐标,通过空间向量运算自动判断两根、三根和四根管线间应添加的弯头、三通、四通等连接件类型,然后结合标准构件尺寸表计算管件形状和位置参数。此外,利用IFC(industry foundation classes)表达模型,使用C++语言实现模型的自动生成。经验证,该方法可显著提高管道模型生成效率和自动化程度。

开源架构二三维管网系统设计与实现

针对商用管网GIS软件市场灵活性不足且软件采购成本高昂的特点,本着为企业降本增效、自主可控的原则,对二三维管网系统关键技术进行了深入研究,利用开源GIS数据处理类库及工具、开源GIS数据库、开源GIS服务器以及开源二三维可视化框架,实现了管网数据的加工、地图服务发布、管网空间及网络查询分析技术流程,建立了二三维WEB端及移动端管网查询分析展示系统。研究结果表明,采用开源架构体系的管网系统完全满足市面上管网需求,且在扩展以及灵活性方面具有一定的先进性,为后期版本迭代升级提供了有力支撑。

基于Cesium的排水管网可视化

城镇排水管网是城市安全稳定运行的基础,而传统二维图形技术无法呈现出地下管线空间分布的复杂情况。基于Cesium提出一种利用排水管网DWG数据自动构建三维地下管网3DTiles模型的建模方法。具体步骤是数据预处理去除错误数据、制作管网模型、数据坐标转换,数据分幅提高模型生成效率,软件开发自动化生成模型中间文件,模型切片最终可视化展示。结果表明,DWG数据能快速生成3DTiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考。

核电厂高压蒸汽管道焊缝切割装置的研制

为了修复某核电厂GPV高压缸排汽管膨胀节导流筒焊缝因热处理不当导致的开裂,研发了一款焊缝切割装置,用于将开裂的焊缝切除并加工坡口以进行下一步的自动焊接修复。首先利用SolidWorks对焊缝切割设备进行了机械设计并三维建模,对驱动电机进行了选型计算,设计了控制系统架构,随后制作了设备样机和膨胀节导流筒模拟体,最后在试验室利用模拟体对设备样机的性能进行了连续切削试验,验证了该装备能够高效完成膨胀节导流筒开裂焊缝的切除和坡口加工,且坡口加工质量优良,装置性能稳定。

金伯利岩管三维构造模型找矿新方法

研究山东省西峪金伯利岩管产状特征与深部成矿潜力,探索金伯利岩管深部找矿的新方法。将三维构造模型定量分析作为金伯利岩管深部找矿的研究内容,定量分析与解释金伯利岩管的形成机制。结果表明金伯利岩的岩浆上涌通道位置可以借助主干构造、构造密度、构造交点等三维定量分析得到准确判断;而断裂构造频数、构造方位异常等特征的定量分析,是对岩管在空间上“上大下小,分支复合”的形态差异加以解释;圈定岩管2处深部成矿有利区。断裂构造与金伯利岩管在产状与成因方面具有相似性与关联性,三维构造模型定量分析是解析岩管产状特征的有效途径,金伯利岩管深部具有一定找矿潜力。

管线三维可视化建模

从基于切片建立三维几何模型的思路出发采用三维Delaunay算法提出了一个新的地下管线(或地铁区间隧道)的三维可视化建模方法。该方法能自动对弯管建模进行处理,适于快速建模且适用面广。建立的管线三维可视化模型采用三角形片面边界表示,有利于管线数据结构的表达与快速可视化,及拓扑查询、面积体积运算等空间分析操作和应力应变分析、地铁、管线规划等专业领域应用。

基于BIM技术的大跨度桥梁施工管理平台研发及应用

针对大跨度钢管混凝土拱桥设计和施工特点,采用CATIA建立桥梁三维模型,研发了基于CATIA的桥梁模型属性添加插件和建筑信息模型(BIM)设计、施工管理平台,并将其应用于大跨度钢管混凝土拱桥——夜郎河双线特大桥项目的规划、设计、施工等全过程。研究表明:基于BIM技术,在项目规划阶段可指导场地规划和运输线路拟定,在设计阶段可完成设计方案比选和设计优化,在施工阶段可实现工程量统计、预制构件定制、指导劲性骨架吊装、4D施工模拟与三维技术交底,显著提高了桥梁信息化施工管理水平和建造效率,为桥梁工程设计施工管理另辟蹊径。

柔性工装在导管数字化制造中的应用

针对航空发动机外部管路制造中利用样机排管,依靠型架成型与焊接的现状,在分析现有各种管类零件特征的基础上,设计了柔性工装标准模块,探索出一套依托导管三维模型提前组合拼装导管焊接定位工装,提高导管的制造精度,实现无样机排管,使导管研制与其他部件研制并行,降低工装费用,有效缩短发动机外部管路研制周期。

海洋柔性管道骨架层压溃的有限元分析

针对海洋柔性管道互锁型骨架层由于外部静水压力可能引起压溃失效问题,文中基于有限元分析方法,采用实体单元,建立骨架层结构三维有限元模型,研究静水外压作用下骨架层的压溃行为.分析结果显示,当不考虑几何缺陷及材料非线性时,计算得到的压溃特征值与解析方法得到结果吻合良好;当模型考虑初始椭圆度缺陷时,压力位移曲线经过一段线性变化过程后快速趋近于临界压溃值,且随着初始椭圆度的增大,临界压溃值逐渐减小;当模型进一步引入材料非线性时,骨架层的抗压溃能力显著下降,临界压溃值比理想状态下减小近一半.数值模型与结果为柔性管道抗压溃分析设计提供了有效的技术手段.

三维管网自动建模研究

管线三维建模是构建数字城市的重要内容,目前,管网建模技术主要是基于手工或标准连接件的半手工建模,而三维管网的全自动建模存在建模过程复杂、效率低、模型质量差等不足。针对这一问题,本文提出了一种基于管线路径扫略、形体放样及布尔运算的复杂三维管线模型自动生成算法。根据截面形状参数曲线,运用图形变换,沿路径确定内插截面法线实现管线路径扫略三维模型构建;形体放样则是以放样截面间以各自顶点组成三角形为基元的小平面来构造管线表面,采用逼近方式拟合三维管线的整体形状;布尔运算的联合、交、差几何计算实现管网交叉贯通复杂模型的三维建模。通过实例验证,表明了该方法能够快速、高效实现任意复杂管网高质量三维模型的构建。

城市地下管网三维可视化实现技术研究

通过分析三维管网可视化模型的实现方式,构建三维管网空间数据模型,选用Flt三维数据图形格式,提出了基于工程测绘数据、纸质蓝图和DXF格式CAD文件三种形式的三维管网模型自动构建技术;基于Vega Prime的场景漫游开发,可将地上建筑、地下岩层、管网等其它Flt模型引入到系统中,共同驱动,实现大场景城市地下管网的快速建模与三维可视化漫游。

二三维共享图结构的工厂管网建模研究

根据管道设计的一般过程 ,在现有管道设计 CAD软件建模研究的基础上 ,分析归纳了管道系统所特有的拓扑约束性质 ,提出了采用特征点描述管道系统的宏观约束 ,以及采用管网骨架和管件在管网骨架上的插入点描述管件的布局约束和局部约束的建模方法 ,并由此建立了二三维共享图结构的管道系统模型 .这种共享图结构可以充分描述管道设计过程中各阶段之间的联系 ,从而可根据已有设计结果对当前工作进行动态导航 。

基于MBD的船舶管件三维工艺设计方法

针对目前船舶管件设计与制造阶段的不协同问题,提出一种基于MBD的船舶管件三维工艺设计方法,在三维环境下将船舶管件MBD设计模型作为工艺设计的基础,在工艺知识库的支持下实现工艺路线的自动规划、工艺信息的自动生成等工艺设计过程,基于MBD数据集规范定义方式生成用于指导加工制造过程的船舶管件MBD工艺模型,该方法将MBD模型作为唯一数据源,贯穿整个工艺设计过程,进而实现设计阶段与制造阶段的协同。

深水铺管起重船作业视景仿真研究

基于三维建模软件MultiGen Creator、实时仿真软件Vega Prime和程序开发软件Visual Studio2005开发深水铺管起重船驾驶模拟系统的视景仿真子系统,结合深水铺管起重船实际作业环境特点和训练要求,逼真模拟了深水铺管起重船的航行环境,以三通道视景显示技术直观再现船舶海上航行状态和作业场景,包括场景漫游、波浪仿真、海洋特效、大气环境仿真和碰撞检测,为驾驶人员的桌面级驾驶培训提供感官上真实生动的虚拟场景。