CATIA 結(jié)構(gòu)建模要點(diǎn)

李 淵 黃 瓊

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

隨著CATIA 平臺(tái)在船舶設(shè)計(jì)中的推廣，越來越多的專業(yè)工作者參與開發(fā)應(yīng)用，CATIA 平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)日漸成熟。作為一個(gè)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，CATIA 平臺(tái)設(shè)計(jì)功能多種多樣，智能化程度高，同時(shí)操作性十分開放，可以用多種方法設(shè)計(jì)出同一個(gè)結(jié)果產(chǎn)品。應(yīng)用在船舶結(jié)構(gòu)建模過程中，CATIA 設(shè)計(jì)平臺(tái)表現(xiàn)出前期建模速度快、效率高的特點(diǎn)，非常適用于基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)建模過程。

目前，我公司應(yīng)用CATIA 設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行了大量測(cè)試，已經(jīng)在船舶設(shè)計(jì)專業(yè)上積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。其中，在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一專業(yè)，結(jié)構(gòu)建模技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用范圍較廣，潛力較大，對(duì)相應(yīng)建模方法有比較深入的研究，形成有大量系統(tǒng)操作手冊(cè)及其它應(yīng)用成果。隨著CATIA 開發(fā)技術(shù)不斷升級(jí)，應(yīng)用程度不斷加深，建模方法也在不斷探索發(fā)展。這些方法需要設(shè)計(jì)人員同步及時(shí)掌握，特別是一些共性的、普遍的建模要點(diǎn)，是在應(yīng)用CATIA 的長(zhǎng)期探索實(shí)踐中總結(jié)形成，設(shè)計(jì)過程中要注意應(yīng)用。

在CATIA 結(jié)構(gòu)建模測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員建模思路不同，應(yīng)用建模方法不同，設(shè)計(jì)出來的結(jié)果模型會(huì)有區(qū)別，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)過程會(huì)造成不同程度的影響。在當(dāng)前建模技術(shù)條件下，一些不當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)建模方法，會(huì)引起后期模型無法修改或者非常難以修改的情況發(fā)生，不便于模型校對(duì)，不利于應(yīng)用CATIA 設(shè)計(jì)；而一些好的建模方法，對(duì)后期設(shè)計(jì)有促進(jìn)作用。針對(duì)這種差異情況，本文對(duì)CATIA 結(jié)構(gòu)建模過程進(jìn)行詳細(xì)研究，提出幾個(gè)控制要點(diǎn)，旨在規(guī)范及優(yōu)化建模方法，供設(shè)計(jì)建模參考，避免后期設(shè)計(jì)模型修改困難，促進(jìn)模型應(yīng)用，并有效提升設(shè)計(jì)建模效率。

1 結(jié)構(gòu)建模要點(diǎn)

1.1 提前規(guī)劃結(jié)構(gòu)樹

結(jié)構(gòu)樹是結(jié)構(gòu)模型按樹狀圖存放在分段節(jié)點(diǎn)下的一種形式。CATIA 分段建模時(shí)，模型僅按照先后建模順序存放，無法按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有序布置。設(shè)計(jì)人員可以提前規(guī)劃好結(jié)構(gòu)樹，在分段節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建結(jié)構(gòu)樹，用來有序存放分段結(jié)構(gòu)模型。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)樹可以清晰明了的表達(dá)整個(gè)分段結(jié)構(gòu)，使模型結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單直觀，方便設(shè)計(jì)調(diào)用、檢查和修改模型。

規(guī)劃一個(gè)好的結(jié)構(gòu)樹，需根據(jù)分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置。一般情況，可以創(chuàng)建用于分別存放外板、內(nèi)殼、內(nèi)底板、甲板、肋板等相應(yīng)結(jié)構(gòu)的文件夾。更進(jìn)一步，可以在相應(yīng)結(jié)構(gòu)文件夾下再創(chuàng)建下一級(jí)細(xì)分結(jié)構(gòu)的文件夾，比如在肋位結(jié)構(gòu)文件夾下再創(chuàng)建指定肋位位置的文件夾。

規(guī)劃一個(gè)好的結(jié)構(gòu)樹，需要專門設(shè)置存放參考的文件夾。根據(jù)分段復(fù)雜程度創(chuàng)建多個(gè)存放參考的文件夾，為方便利用，可以分別設(shè)置存放重要參考、次要參考、其它類型參考等文件夾，也可以用其它思路創(chuàng)建存放參考的文件夾，目的是為了方便整體隱藏、顯示某類參考，易于查找修改某個(gè)具體參考。

結(jié)構(gòu)樹文件夾布置盡可能簡(jiǎn)潔，文件夾名稱易懂，且不要用中文命名。在方便自己應(yīng)用時(shí)，也要考慮其他設(shè)計(jì)人員參考應(yīng)用。

圖1是根據(jù)上述思路創(chuàng)建的B221 分段結(jié)構(gòu)樹，可供參考。分段是舭部段，按照結(jié)構(gòu)組成，分段節(jié)點(diǎn)下分別設(shè)置了存放外板結(jié)構(gòu)的SHELL 文件夾，存放內(nèi)殼結(jié)構(gòu)的NK 文件夾，存放平臺(tái)的PT 文件夾，存放內(nèi)底板的BOT 文件夾等，同時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建有三個(gè)存放參考的文件夾C1、C2、C3。此結(jié)構(gòu)樹下，可以簡(jiǎn)單直觀的了解應(yīng)用模型，更可以對(duì)結(jié)構(gòu)樹模型批量整體操作，如隱藏，顯示，復(fù)制等。

1.2 理順結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系

CATIA 建模，要保持正常的結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系。保持拓?fù)潢P(guān)系是為了結(jié)構(gòu)修改時(shí)，方便有拓?fù)潢P(guān)系的結(jié)構(gòu)自動(dòng)跟從修改。根據(jù)實(shí)際需求，在結(jié)構(gòu)建模中，設(shè)計(jì)人員要理順好分段結(jié)構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系，使模型保持一定程度的拓?fù)潢P(guān)系，同時(shí)應(yīng)注意在修改模型時(shí)不至于使模型發(fā)生多重錯(cuò)誤，或者發(fā)生循環(huán)拓?fù)淝闆r。

大結(jié)構(gòu)，盡量不要拓?fù)湫〗Y(jié)構(gòu)；重要結(jié)構(gòu)，不要輕易拓?fù)浯我Y(jié)構(gòu)。正常設(shè)計(jì)情況下，小結(jié)構(gòu)、次要結(jié)構(gòu)相對(duì)容易修改變動(dòng)， 而大結(jié)構(gòu)、重要結(jié)構(gòu)數(shù)量相對(duì)較少，且不易改動(dòng)。小結(jié)構(gòu)拓?fù)浯蠼Y(jié)構(gòu)的情況下，大結(jié)構(gòu)就算改變，也僅影響很少的結(jié)構(gòu)報(bào)錯(cuò)，修改簡(jiǎn)單。而一旦大結(jié)構(gòu)拓?fù)湫〗Y(jié)構(gòu)，小結(jié)構(gòu)修改后會(huì)影響大結(jié)構(gòu)報(bào)錯(cuò)，易于發(fā)生連鎖反應(yīng)，引起更多結(jié)構(gòu)報(bào)錯(cuò)。

圖1 B221 分段結(jié)構(gòu)樹示意

圖2 結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Ｊ疽?/p>

圖2 中，板架結(jié)構(gòu)建模時(shí)，選取的第4 條邊界不要拓?fù)浼装逑鹿遣?，而?yīng)直接拓?fù)涞焦遣乃诘募装澹@種情況下，即使骨材修改，板架結(jié)構(gòu)也不受影響。

保持外板、內(nèi)殼結(jié)構(gòu)模型的相對(duì)獨(dú)立性。外殼、內(nèi)殼等重要結(jié)構(gòu)不要拓?fù)淦渌Y(jié)構(gòu)，防止循環(huán)拓?fù)鋱?bào)錯(cuò)。因?yàn)榉侄沃衅渌Y(jié)構(gòu)都是需要拓?fù)鋬?nèi)殼、外板結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，因此在定位以及創(chuàng)建內(nèi)殼、外板邊界時(shí)，不能使用任何已有的其它結(jié)構(gòu)模型，只能選取絕對(duì)值類型的點(diǎn)線面作參考。

圖3 中，內(nèi)殼結(jié)構(gòu)建模時(shí)，選取的第2 條邊界不要直接拓?fù)鋬?nèi)底板結(jié)構(gòu)，而應(yīng)拓?fù)涞絻?nèi)底板結(jié)構(gòu)所在的平面，選取的第4 條邊界不要直接拓?fù)淦脚_(tái)板進(jìn)行偏移，而應(yīng)直接使用坐標(biāo)系平面作邊界。

圖3 內(nèi)殼結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Ｊ疽?/p>

1.3 規(guī)范草圖應(yīng)用

草圖應(yīng)用是結(jié)構(gòu)建模中的一項(xiàng)重要功能。結(jié)構(gòu)建模中避免不了使用草圖功能進(jìn)行輔助建模，草圖一般用來輔助做板縫、邊界、定位、開孔等。在CATIA 建模中，不規(guī)范的應(yīng)用草圖會(huì)對(duì)模型質(zhì)量有較大負(fù)面影響，因此必須規(guī)范草圖應(yīng)用。

一是草圖定位時(shí)，禁止直接定位在板架結(jié)構(gòu)上。要定位結(jié)構(gòu)所在的面，或者定位已有的絕對(duì)值平面。

二是使用板邊界定義、板縫定義、開孔命令時(shí)，不能在對(duì)應(yīng)的操作界面中直接作草圖。要應(yīng)用草圖，必須提前作好，需要的時(shí)候再引用。

三是在草圖應(yīng)用的過程中，需要拓?fù)涞揭延械慕Y(jié)構(gòu)時(shí)，不能直接選取結(jié)構(gòu)模型拓?fù)洌枰負(fù)涞浇Y(jié)構(gòu)所在的無限類型面與當(dāng)前草圖定位面的交線。圖4 是草圖作邊界示意，使用草圖做肘板的邊界約束，需要拓?fù)涞骄嚯x母板900，這種情況下，先要在結(jié)構(gòu)樹中找到板的無限類型面，接著用交線命令找到與當(dāng)前草圖定位面的交線，再用交線約束。

四是所有草圖應(yīng)存放在參考文件夾中，禁止任何草圖存放在板架結(jié)構(gòu)模型內(nèi)部，圖5 是草圖存放示意。

草圖應(yīng)用是重點(diǎn)也是建模中的難點(diǎn)。建模時(shí)稍微不注意，沒有規(guī)范好使用方法，就會(huì)導(dǎo)致模型出問題，這些問題不僅在初期難以發(fā)現(xiàn)，在后期甚至難以修改或者改不過來。應(yīng)用此類不規(guī)范方法作草圖建模，后期相應(yīng)模型需要修改時(shí)，會(huì)引起連鎖式反應(yīng)，大量相關(guān)模型需要修改，且很難改正確。為防止這種情況發(fā)生，在建模的時(shí)候就應(yīng)管理好草圖，正確使用好草圖，不要怕前期過程稍微麻煩，而應(yīng)注意到規(guī)范好草圖應(yīng)用后，模型修改會(huì)很容易，且對(duì)后期應(yīng)用模型有促進(jìn)作用。

圖4 草圖作邊界示意

圖5 草圖存放示意

2 結(jié)束語

經(jīng)過系統(tǒng)的CATIA 結(jié)構(gòu)建模測(cè)試及研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用這些建模要點(diǎn)，用來規(guī)范及優(yōu)化建模方法，能避免發(fā)生模型難以修改的情況，能促進(jìn)模型應(yīng)用，提升建模效率。當(dāng)然，在CATIA 結(jié)構(gòu)建模過程中，還有一些其它要點(diǎn)需要注意，也還有一些更先進(jìn)的建模方法沒有總結(jié)出來，希望隨著CATIA 持續(xù)應(yīng)用，會(huì)促使結(jié)構(gòu)建模方法同步發(fā)展，使建模過程得到改進(jìn)優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，更好的發(fā)揮CATIA 建模效率高的特點(diǎn)，促進(jìn)CATIA 與船舶設(shè)計(jì)的融合，為設(shè)計(jì)人員提供更高效簡(jiǎn)捷的建模體驗(yàn)，提升設(shè)計(jì)效率。