UG（Siemens NX）是一款功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件，在船舶建模领域具有广泛应用，船舶结构复杂，涉及曲面、实体、装配等多方面内容，使用UG进行船舶建模需遵循系统化的流程，结合船舶设计规范和软件功能特点，逐步完成从线框设计到详细建模的全过程。
船舶建模前的准备工作
在开始建模前,需明确船舶类型（如货船、油船、游艇等）、主要尺度（船长、船宽、型深、吃水等）和设计规范（如IMO、CCS等），需收集相关图纸资料，包括型线图、总布置图、结构图等，确保建模依据准确，UG中可先创建“船舶建模”项目文件夹，按结构分类存储模型文件（如船体、上层建筑、舱室等），并设置合理的单位（通常为毫米）和图层管理规则，1-50层用于船体曲面，51-100层用于结构，101-150层用于设备等。
船体型线建模
船体型线是船舶建模的基础,包括横剖线、纵剖线、水线等。
- 导入型值点数据：将型线图中的型值点（如横剖线站号、水线高度、纵剖线位置等）整理为Excel表格，通过UG的“曲线”功能中的“从表格中点”命令导入，生成各型值点。
- 构建样条曲线：使用“通过点”或“拟合”样条命令，连接同类型的型值点（如同一站号的横剖线点），生成光滑的横剖线、纵剖线和水线，需注意曲线的连续性（通常要求G2连续），避免出现尖点或扭曲。
- 创建船体曲面：采用“通过曲线网格”或“扫掠”命令构建船体曲面，以横剖线为引导线、水线为截面线，生成船体中部的曲面；对于船艏、船艉等复杂区域，可使用“N边曲面”或“桥接曲面”进行过渡，确保曲面光顺。
- 曲面修剪与缝合：使用“修剪的片体”命令，结合基准平面（如设计水线面、甲板面）对曲面进行修剪，去除多余部分；通过“缝合”命令将所有曲面片体合并为整体曲面，检查曲面缝隙（使用“距离分析”工具确保缝隙小于0.1mm）。
船体结构建模
船体结构包括外板、甲板、舱壁、肋骨等，需基于型线图和结构图进行详细设计。
- 外板建模：以船体曲面为基础，使用“加厚”命令生成外板实体，厚度根据规范要求确定（如船底板、舷侧板厚度不同）。
- 甲板与平台建模：通过“拉伸”命令创建甲板平面，结合船体曲面进行修剪，生成甲板开口（如货舱口、机舱口）；对于甲板梁等结构，可使用“草图”绘制截面轮廓，沿甲板边缘“扫掠”生成梁模型。
- 舱壁与肋骨建模：舱壁包括横舱壁、纵舱壁，可通过“拉伸”命令生成平面舱壁，再根据结构图开孔（如人孔、减轻孔）；肋骨是船体纵向骨架，可采用“沿曲线扫掠”命令，以肋骨轮廓为截面、船体纵向曲线为路径生成肋骨实体。
- 结构装配：将各结构部件（如外板、甲板、舱壁）通过“装配”功能进行组合，使用“约束”命令（如对齐、接触）定位，确保结构位置准确，甲板与舷侧板需通过“接触约束”贴合，肋骨需与外板“对齐约束”固定。
上层建筑与设备建模
上层建筑（如船楼、驾驶室）和设备（如舵机、锚机）可根据总布置图进行建模。
- 上层建筑建模：采用“拉伸”“抽壳”等命令创建主体结构，如船楼可先拉伸矩形截面，再通过“偏置”命令生成墙体，开窗、门等细节可通过“修剪”或“实例特征”阵列完成。
- 设备建模：对于标准设备（如舵、螺旋桨），可简化建模或调用UG自带的“标准件库”；非标设备需根据图纸绘制草图，通过“旋转”“拉伸”等命令生成实体，并装配到指定位置（如舵机装配于舵机舱，锚机装配于甲板）。
模型检查与优化
完成建模后,需进行多方面检查以确保模型质量。
- 几何检查：使用“分析”工具中的“几何属性”“曲率梳”检查曲面光顺度，避免凹陷或凸起；通过“干涉检查”验证结构间是否存在干涉（如甲板与舱壁重叠）。
- 规范检查：依据船舶设计规范，对主要尺度、结构强度等关键参数进行校核，例如型深与吃水的比值、船体梁剖面模数等，确保符合安全标准。
- 轻量化处理：对于复杂模型，可通过“简化”命令去除细节特征（如小孔、倒角），或使用“模型清理”工具压缩冗余数据，提高后续CAE分析的效率。
相关问答FAQs
Q1：船体曲面建模时如何保证光顺性？
A1：光顺性是船体曲面的核心要求，型值点数据需准确无误，避免因原始数据误差导致曲线扭曲；构建样条曲线时，需调整“阶次”（通常为3阶）和“公差”，确保曲线通过型值点或偏差在允许范围内；使用“曲率梳”工具检查曲线曲率变化，避免曲率突变，曲面生成后可通过“整体变形”或“光顺曲面”命令优化，确保G2连续（曲率连续）。
Q2：船体结构建模中如何高效处理重复性构件（如肋骨）？
A2：对于肋骨等规律性分布的构件，可利用UG的“特征阵列”功能提高效率，具体步骤：①完成单根肋骨建模（通过扫掠生成）；②创建“基准轴”或“基准平面”确定阵列方向（如沿船长方向）；③使用“线性阵列”或“圆形阵列”命令，设置阵列数量（如肋骨间距）和间距，自动生成多根肋骨；若肋骨形状变化（如艏艉部肋骨高度不同），可采用“阵列面”或“引用特征”命令，通过修改草图参数驱动阵列特征更新。
