楊 鵠

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研處，湖北武漢 430050）

船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算是船舶設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，其中涉及大量的數(shù)值計(jì)算和繁雜的規(guī)范選取。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算是根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范手工計(jì)算，也有的利用一些局部自動(dòng)化的軟件運(yùn)算，但是，由于結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜，涉及規(guī)范的章節(jié)過(guò)多，船體外板及構(gòu)件規(guī)格種類繁多，船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算就顯得特別復(fù)雜而繁瑣。

MATLB 在科學(xué)計(jì)算方面有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，Word 的文檔編輯功能特別強(qiáng)大。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中涉及復(fù)雜的計(jì)算且需要生成結(jié)構(gòu)技術(shù)報(bào)告，要進(jìn)行復(fù)雜的文字編輯，如果能夠?qū)ATLAB 的計(jì)算功能和Word 的強(qiáng)大文字編輯功能結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算的自動(dòng)化，用戶通過(guò)輸入必要的計(jì)算參數(shù)，程序自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)規(guī)范章節(jié)，自動(dòng)完成結(jié)構(gòu)計(jì)算和校核，輸出必要的計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算書的全自動(dòng)生成，甚至可以不通過(guò)排版就可以直接打印，形成完整的結(jié)構(gòu)計(jì)算書，勢(shì)必可以大大提高設(shè)計(jì)的效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高計(jì)算精度。

1 MATLAB 與 Word 的鏈接方法

1．1 安裝 Matlab Notebook

首先啟動(dòng)Matlab 6．5 ，在命令窗口輸入命令“notebook ＿setup”?；剀嚭竺畲翱诔霈F(xiàn)如下提示：

＞＞Notebook－setup

Welcome to theutility for setting up the MATLAB Notebook for interfacing MATLAB to Microsoft Word （歡迎建立 Matlab Notebook與Word 的公用程序）

Choose yourversion of Microsoft Word：（選擇所使用的Word 版本）

［1］Microsoft Word97

［2］Microsoft Word2OOO

［3］Microsoft Word2002（XP）

［4］Exit ，making no changes

Microsoft Word Version：3（這里選擇3）

然后命令窗口出現(xiàn)如下提示：

Notebook setup is complete．（Matlab Notebook 安裝完成）

1．2 Matlab 與 Word 相互調(diào)用

（1）在 Matlab 中調(diào)用 Word：在 Matlab 命令窗口直接輸入notebook 命令，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)Word，其主菜單欄中將增加Notebook 一欄。

（2）在 Word 中調(diào)用 Matlab：?jiǎn)?dòng) Word，然后選擇“文件”菜單下的“新建”，在“根據(jù)模板新建”中選擇“通用模板”，然后選擇M－book 文檔，按確定后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)Matlab。

2 結(jié)構(gòu)計(jì)算自動(dòng)化工作思路

以Word 作為輸入平臺(tái)，用戶的輸入數(shù)據(jù)在Word 中存儲(chǔ)，填寫計(jì)算所需的必要參數(shù)，MATLAB 作為計(jì)算引擎，將Word 中的輸入?yún)?shù)讀入MATLAB 環(huán)境進(jìn)行運(yùn)算，最終將計(jì)算結(jié)果反饋到 Word 中，如圖1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)計(jì)算自動(dòng)化工作思路

用此種方式進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算，用戶的操作界面始終是 Word 平臺(tái)，數(shù)據(jù)的輸入及輸出都是在Word 中完成，非常方便。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方法

船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算自動(dòng)化的主要難度在于調(diào)用規(guī)范的復(fù)雜性，如何將規(guī)范的要求自動(dòng)融入計(jì)算的過(guò)程，并將引用規(guī)范的章節(jié)準(zhǔn)確地反映到計(jì)算書中，同時(shí)又能夠做到用戶不參與選擇，實(shí)現(xiàn)“黑盒子”操作是擺在面前亟待解決的重要問(wèn)題。

3．1 Notebook 的指令

Notebook 某種意義上是 Word 中的 M－book，Notebook 通過(guò)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)和MATLAB 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，交互的基本單位稱為單元（表1 ）。M－book 需要把在Word 中輸入的MATLAB 命令或者語(yǔ)句組成單元（群），傳送到 MATLAB 中運(yùn)行，運(yùn)行輸出結(jié)果再以細(xì)胞（群）的方式傳送回M－book 中，見(jiàn)表1 。

3．2 數(shù)據(jù)輸入

“輸入單元”是由 M－book 傳送給 MATLAB 的命令，可以多行，也可以是包含在文本中的命令或者一段MATLAB 程序。生成輸入單元：在Word 中，用文本格式輸入指令，然后選中該部分，在［Notebook］菜單中用［Define Input Cel1］命令，這樣M－book 會(huì)把普通文本生成“輸入單元”，并用黑色括號(hào)把指令括起來(lái)，指令變?yōu)榫G色字體。例如：

表1 Notebook 菜單功能

總 長(zhǎng)： ［Loa ＝ 105．00 ；］ m 型 寬：［B＝17．20 ；］m

兩 柱 間 長(zhǎng)： ［L＝101．40 ；］m 型 深：［D＝6．90 ；］m

A 級(jí) 吃 水：［d＝6．10 ；］m 肋 骨 間 距：［s＝0．55 ；］m

貨 艙 長(zhǎng)：［l＝79．50 ；］m 貨 艙 口 寬：［b＝13．60 ；］m

骨間距：［szg＝0．567 ；］m 實(shí) 肋 板 間距：［sslb＝1．65 ；］m

載貨量：［Q＝7500．0 ；］t 方 型 系 數(shù)：［Cb＝0．851 ；］

通過(guò)“輸入單元”的設(shè)置和錄入完成計(jì)算的原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，這些數(shù)據(jù)在Word 界面中，用戶只需要根據(jù)實(shí)船的情況輸入（修改）方括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)就可以完成計(jì)算原始數(shù)據(jù)的錄入，操作簡(jiǎn)單，直觀快捷。

3．3 后臺(tái)運(yùn)算

利用MATLAB 中的M文件計(jì)算，其中程序會(huì)調(diào)用上述的輸入?yún)?shù)，并調(diào)用一些必要的函數(shù)。下述為實(shí)現(xiàn)代碼：

%本文件用來(lái)檢驗(yàn)主尺度比

disp（＇二．主 要 數(shù) 據(jù)＇）

disp（［＇總長(zhǎng) Loa＝＇，num2str （Loa ），＇米。＇］）

disp（［＇型寬 B＝＇，num2str （B），＇米。＇］）

disp（［＇兩柱間長(zhǎng) L＝＇，num2str （L），＇米。＇］）

disp（［＇肋骨間距s＝＇，num2str （s ），＇米。＇］）

disp（［＇A 級(jí)吃水 d＝＇，num2str （d），＇米。＇］）

disp（［＇方型系數(shù) Cb＝＇，num2str （Cb）］）

LD＝L／D；

BD＝B／D；

l L＝lc／L；

bB＝bc／B；

if LD＜25

disp（＇L／D＜25 ，滿足規(guī)范要求＇）

else

disp（＇L／D 不小于25 ，不滿足規(guī)范要求?。В?/p>

end

if BD＜4．0

disp（＇B／D＜4．0 ，滿足規(guī)范要求＇）

else

disp（＇B／D 不小于4．5 ，不滿足規(guī)范要求?。В?/p>

end

if l L＜0．88

disp（＇l／L＜0．88 ，艙口長(zhǎng)與船長(zhǎng)之比滿足規(guī)范要求。＇）

else

disp（＇l／L 不小于0．8 ，艙口長(zhǎng)與船長(zhǎng)之比不滿足規(guī)范要求?。В?/p>

end

if bB＜0．8

disp（＇b／B＜0．8 ，貨艙口寬與船寬之比滿足規(guī)范要求。＇）

else

disp（＇b／B 不小于0．8 ，貨艙口寬與船寬之比滿足規(guī)范要求?。В?/p>

end

disp（＇三．結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較核＇）

disp（＇㈠外板與甲板＇）%完畢

3．4 結(jié)果輸出

“輸出單元”是由 MATLAB 回傳給 M－book 的計(jì)算結(jié)果。在［Notebook］菜單中用［E－valuate Cell ］選項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)把輸入單元傳送到MATLAB 中運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果會(huì)自動(dòng)回傳到M—book 中，運(yùn)算結(jié)果為藍(lán)色標(biāo)識(shí)。例如：

總長(zhǎng) Loa＝105．00M

型寬B＝17．20M

兩柱間長(zhǎng)L＝101．40M

肋骨間距s＝0．55M

A級(jí)吃水d＝6．10M

方型系數(shù)Cb＝0．851

L／D＜25 ，滿足規(guī)范要求；

B／D＜4．0 ，滿足規(guī)范要求；

l／L＜0．88 ，艙口長(zhǎng)與船長(zhǎng)之比滿足規(guī)范要求；

b／B 不小于0．75 ，貨艙口寬與船寬之比不滿足規(guī)范要求！應(yīng)進(jìn)行大開(kāi)口計(jì)算。

上述結(jié)果為自動(dòng)運(yùn)算生成，由 MATLAB 完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果回傳給 Word，由 Word負(fù)責(zé)顯示，用戶無(wú)需查閱規(guī)范，甚至不需要編輯排版既可實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算書的自動(dòng)生成。

4 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)代船舶工業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要和要求越來(lái)越高，利用MATLAB 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能和Word強(qiáng)大的文字編輯功能實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算的自動(dòng)化和結(jié)構(gòu)計(jì)算書的自動(dòng)生成，必然能夠降低船舶設(shè)計(jì)難度，提高船舶設(shè)計(jì)工作效率和自動(dòng)化水平。

1 張養(yǎng)安、劉林章．MATLAB 軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用［J ］．水土保持研究，2005 ，12（4）．

2 姜長(zhǎng)元．Matlab 和 Word 的鏈接及應(yīng)用［J ］．洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（2）．

3 王沫然．MATLAB 與科學(xué)計(jì)算（第二版）［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2004．

4 鄭阿奇．《MATLAB 實(shí)用教程》［M］．電子工業(yè)出版社，2004．

5 曹 戈．《MATLAB 教程及實(shí)例》［M］．機(jī)械工業(yè)出版社，2008．