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摘要：船体结构设计的科学合理性与船舶使用的安全稳定性具有直接关系，因此为了提高船舶的安全性，设计人员必须明确将CATIA V5应用于船体结构设计中的重要性。本文基于CATIA V5的应用优势，对CATIA V5在船体结构设计中的具体应用进行阐述，主要探讨目的是为提高船体结构设计的可靠性提供参考与指导。
关键词：CATIA V5；船体结构设计；建模技术
前言：由于船舶的体积庞大、结构复杂程度高，所以设计难度较大、研制周期比较长，但是结构的稳定性直接决定了船舶的安全性，因此设计人员必须克服设计困难的问题。基于此，设计人员可以充分发挥CATIA V5的优势，在遵循设计规范的前提下，结合船舶类型、成本等因素进行结构设计，以此增强船舶实用性。
一、CATIA V5的应用优势
（一）重构性
重构性是CATIA V5版本具有的主要性质之一，主要目的是推动CATIA相关系列的发展进步，主要被应用于体系结构的革新。CATIA V5采用了新技术，基于新标准开展设计工作，与现代结构设计业务实际需求相适应，具有极强的竞争优势，充分发挥该优势可以提高船体结构设计时代性。
（二）可扩充性
CATIA V5所具有的可扩充性主要是指支持不同应用层次的扩充，主要表现为能够在设计过程中对各功能进行灵活搭配，以此为基础设计的船体结构方案具有极强的合理性。由于基于可扩充性的设计方案灵活性较强，所以可以充分满足不同层次企业或组织的方案设计需求。
（三）独立性
CATIA V5基于Windows NT、UNIX实现体系更新，具有相对较强的独立性，可以对所有硬件平台上的数据、功能、应用、操作环境等工作要求予以有力支持。通常情况下，CATIA V5的独立性表现为设计人员可以在Windows平台上实现数据共享，在UNIX平台上高效处理复杂工作。
（四）重复使用性
重复使用性是指CATIA V5可以对平台上的专业知识进行捕捉与重复使用，主要原因是CATIA V5具有显示知识规则所具有的特征。设计人员在利用CATIA V5规划船体结构设计方案时，能够利用该性质对设计过程中的各种意图进行交互式捕捉，从不同方案中得出性能最佳的设计方案，极大程度上提高了方案的可行性与科学性，降低了错误风险的发生率。
（五）兼容性
CATIA V5兼容性指的是它能够兼容CATIA V4的功能，若是将二者并行使用，便能增强系统运行的稳定性，对营造良好的CATIA产品开发环境具有积极影响。立足于该特点进行船体结构设计，有利于提高设计方案的完整性与实用性，可以为提高施工质量与建设效率奠定良好基础。
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二、CATIA V5在船体结构设计中的具体应用
（一）应用于方案设计
将CATIA V5应用于船体结构设计，极大程度上提高了方案的优越性，目前已经被用于零件设计、结构设计、装配设计等方面，成为许多船舶制造企业设计人员最青睐的产品。利用CATIA V5设计船体结构，主要是指充分发挥建模技术的优势构建三维立体模型，通过计算、更改零件之间的参数相关性，实现调整船体结构的目的[1]。传统的CATIA只能被应用于曲面造型设计与船体型线光顺设计，而CATIA V5的应用范围进一步扩大，可以被应用于创成式外形设计中，数据共享与数据交换对发现、解决船体结构设计方案中的错误产生了促进作用。
（二）应用于标准构件库建立
在船体结构设计过程中，设计人员要基于设计规范与建造要求，以审批意见为立足点，利用CATIA V5构建标准构件库，综合考虑各种影响结构设计的因素，反复核对建造材料的适用性，以此提高结构设计方案的科学合理性与可性可靠性。为了提高船体结构设计的全面性与整体性，设计人员应在标准构件库中输入各个建造材料的标准型号、厚度、等级等参数，并结合实际情况对参数进行实施修改，考虑到参与船舶建造的各方人员存在一定差异性，因而设计人员还需要利用CATIA V5设计个性化构件库，当参与方发生变化时，只需及时对构件库数据进行更新便可重复使用，不仅节省了构建与维护成本，还提高了船体结构设计的工作效率。
（三）应用于构建船体结构模型
船舶常用基础结构是板架结构，利用CATIA V5构建船体结构模型，设计人员可以随时对模型参数进行调整，能够避免后续正式施工出现与实际情况不符的现象，有利于缩短建造周期、降低设计难度。船体结构中的不同板架拥有不同功能，其中甲板板架相当于上翼板、船底板架相当于下翼板、舷侧板架等同于船体梁腹板，在模型中对这些板架进行调整，便可以调整船舶的骨架排列、承重条件、架构模式[2]。
在设计船体结构时，设计人员利用模型对甲板与底板的承重骨架进行多次试验，分析哪种方案的支撑力最强，从而保证船体结构的稳定性。在选择板材时，可以将不同板材的参数输入模型中，通过对比分析各个板材的受力条件，得出受力条件最优的板材，以此保证船体结构的安全性。在设计船舷时，设计人员需要针对纵向结构的受力平衡与横向结构的受力平衡进行检测，确保最终设计出的船体结构拥有良好的载重能力。
如果船体结构选择横骨架式结构，出于使用安全考虑，设计人员可以先利用CATIA V5构建结构模型，将构想的配置条件导入模型中，以此检测该结构的合理性与安全性。例如，假设船体长度在10米至120米范围内，若是将船体长度与宽度的比例控制在1:11左右，将上述数据导入船体结构模型，可以发现此时船体结构所承受的整体弯矩相对较小，刨面模数的标准值符合建造标准，故而设计人员只需考虑船体部分结构的强度便可。由于甲板上需要放置货物，所以为了降低船体结构的横向荷载，设计人员可以尝试增大横梁尺寸，如此不仅可以增加船舶的舱容量，还能增强船体结构的稳定性。
结束语：综上所述，CATIA V5具有良好的重构性、可扩充性、独立性、重复使用性、兼容性，能够被应用于船体结构设计的各个阶段，通过充分发挥CATIA V5的建模技术，有利于提高设计方案的合理性、科学性、可靠性，对提高施工质量与建造效率具有积极影响，有利于提高船舶使用的安全性与稳定性。
参考文献：
[1]潘燃阳,罗星星.基于安全性及合理性的船体结构生产设计[J].科技与创新,2018(21):132-133.
[2]杨丽荣,顾庆,王莹.试论船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究[J].山东工业技术,2018(17):71.
论文作者:1何和,2石小飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/6
标签：船体论文; 结构论文; 结构设计论文; 设计人员论文; 船舶论文; 应用于论文; 模型论文; 《防护工程》2019年9期论文;