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沪东软件进行船体生产设计 练习题 习题0: 建立大型船舶分段船体结构三维模型 　 建立船体结构三维模型的通用软件有许多种，例如AUTOCAD、SOLIDWORK、SOLIDEGE等，本案例以广大船舶工程技术人员接触最多、最熟悉的AUTOCAD为工具，介绍基于通用软件的船体结构三维模型的建立方法。 　　已知某双层底分段由肋板、行材、内外底板构成，横、纵剖面、内外底板平面图如图0-0所示，肋板、行材厚度均为10，其它尺寸均在图中标出。下面基于AutoCAD建立该分段三维模型，生成零件明细表，计算整个分段重量、重心。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图0-0 双层底分段三视图 一、船体结构零件三维模型的生成 　　船体结构零件通常可以分为板材和型材。型材主要采用角纲、T型钢、球扁钢等截面类型。尽管船体结构零件类型不同、形状各异，但绝大多数船体结构零件有一个共同之处，就是可以通过其某个方向截面的拉伸生成零件三维数字模型。这种拉伸的路径如果是直线，则生成等截面的柱体，如果是曲线则生成等截面的非柱体，例如，矩形截面沿直线拉伸可以生成板材模型，各种型材截面沿肋骨型线样条曲线拉伸则生成各种肋骨。绝大多数船体结构零件都可以采用截面拉伸这种方法生成零件三维数字模型。目前大家经常使用的CAD软件都具有通过截面拉伸这种方法生成三维模型的功能。其基本过程是，先将生成对象的截面定义成面域实体（面域的边界一定要完全闭合），再将面域沿着指定的路径拉伸成三维实体。 　　生成船体双层底分段结构零件如图0-1所示。 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　图0-1 三维双层底分段结构零件 二、确定零件的基准面、基准点 　　确定零件的基准面、基准点是将零件装配成船体结构模型的需要。零件的基准面、基准点确定的合理，可以使得由零件构成结构模型变得简单、方便。 　　所谓零件的基准面就是XOY所在的平面，一般也是零件截面所在的平面。生成截面就在这个平面上进行操作。在模型空间中，零件的基准面可以根据零件的几何特征和空间位置选择和确定，方法是使用AUTOCAD系统提供的用户坐标系统UCS的功能。 　　对于平直板材通常将基准面设为与板材平行，曲面板材通常将基准面设为与板材曲面母线或直纹线方向正交，对于型材通常将基准面设为与型材长度方向垂直，如图0-2所示。对于图2中的矩形平直板，如果单纯从长方体特征出发基准面设在板边截面和板平面上都可以，但是如果考虑其上面可能有开口的话，如人口、减轻口、通焊口等，就应该将基准面设置在板平面上。所以图0-2中底板、肋板、桁材的坐标基准面都设置在了其板平面上。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图0-2 双层底分段零件坐标的基准面 　　零件基准点通常选择在零件边界的特殊位置，如在板材上确定装配构件一面的角点，型材上确定接触板材表面的角点，这样便于确定零件在结构中的位置。 　　使用CAD系统提供的用户坐标系统UCS操作的方法是从命令行输入UCS命令或从UCS工具栏中选择相应图标，工具栏中的图标相当于命令提示中的选择项。输入命令后提示为： 　　输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] 世界:　　选择新建（N）后提示： 　　指定新 UCS 的原点或 [Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] 0,0,0:　　可见新建的坐标系相对原坐标系可以是平移、绕某坐标轴旋转、XOY与某对象的面重合或三点共面重合。通过这些操作可以实现零件的生成和定位。例如，当前坐标系XOY面为分段横剖面时，肋板扶强材截面在XOZ面上，这时需要使用UCS命令新建绕X轴旋转90度的坐标系，并将视图设置为新的当前坐标平面。 　　一些便于在空间直接定位的零件，可以根据零件基准点直接在零件的空间位置处生成三维实体零件，例如底板、行材等。方法是首先确定分段的空间位置，例如将外底板内表面与XOY平面重合，XOZ平面与第一道肋板表面重合，YOZ平面与第一道行材表面重合。至于坐标平面与零件重合在哪侧表面，则按船体理论线规定。然后确定零件基准点在空间的位置，例如外底板角点坐标就应该是X为距第一道行材距离，Y为距第一道肋板距离，Z为零。接下来以此基准点为基准点在相应的基准面上就可以生成所在空间位置处的零件。那些不便于在空间直接定位的零件，可以先在其它地方生成三维实体零件，再在其所依附的零件上定位，共同组合成部件后再定位到应该定位的位置，例如各种扶强材、加强筋等。 　　对于有开口的零件，例如有人口、减轻口、通焊口等的肋板和桁材，要先将板材和开口在同一坐标平面上定义成面域，再利用系统的求差集的