李 淵 黃 瓊

（廣船國際技術中心）

0 前言

隨著CATIA 平臺在船舶設計中的推廣，越來越多的專業(yè)工作者參與開發(fā)應用，CATIA 平臺設計技術日漸成熟。作為一個三維設計平臺，CATIA 平臺設計功能多種多樣，智能化程度高，同時操作性十分開放，可以用多種方法設計出同一個結果產(chǎn)品。應用在船舶結構建模過程中，CATIA 設計平臺表現(xiàn)出前期建模速度快、效率高的特點，非常適用于基本設計、詳細設計建模過程。

目前，我公司應用CATIA 設計平臺進行了大量測試，已經(jīng)在船舶設計專業(yè)上積累了大量的基礎數(shù)據(jù)及設計經(jīng)驗。其中，在船體結構設計這一專業(yè)，結構建模技術相對成熟，應用范圍較廣，潛力較大，對相應建模方法有比較深入的研究，形成有大量系統(tǒng)操作手冊及其它應用成果。隨著CATIA 開發(fā)技術不斷升級，應用程度不斷加深，建模方法也在不斷探索發(fā)展。這些方法需要設計人員同步及時掌握，特別是一些共性的、普遍的建模要點，是在應用CATIA 的長期探索實踐中總結形成，設計過程中要注意應用。

在CATIA 結構建模測試中發(fā)現(xiàn)，設計人員建模思路不同，應用建模方法不同，設計出來的結果模型會有區(qū)別，對后續(xù)設計過程會造成不同程度的影響。在當前建模技術條件下，一些不當?shù)慕Y構建模方法，會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，不利于應用CATIA 設計；而一些好的建模方法，對后期設計有促進作用。針對這種差異情況，本文對CATIA 結構建模過程進行詳細研究，提出幾個控制要點，旨在規(guī)范及優(yōu)化建模方法，供設計建模參考，避免后期設計模型修改困難，促進模型應用，并有效提升設計建模效率。

1 結構建模要點

1.1 提前規(guī)劃結構樹

結構樹是結構模型按樹狀圖存放在分段節(jié)點下的一種形式。CATIA 分段建模時，模型僅按照先后建模順序存放，無法按結構特點有序布置。設計人員可以提前規(guī)劃好結構樹，在分段節(jié)點下創(chuàng)建結構樹，用來有序存放分段結構模型。這樣做的優(yōu)點是結構樹可以清晰明了的表達整個分段結構，使模型結構布置簡單直觀，方便設計調(diào)用、檢查和修改模型。

規(guī)劃一個好的結構樹，需根據(jù)分段結構特點設置。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、肋板等相應結構的文件夾。更進一步，可以在相應結構文件夾下再創(chuàng)建下一級細分結構的文件夾，比如在肋位結構文件夾下再創(chuàng)建指定肋位位置的文件夾。

規(guī)劃一個好的結構樹，需要專門設置存放參考的文件夾。根據(jù)分段復雜程度創(chuàng)建多個存放參考的文件夾，為方便利用，可以分別設置存放重要參考、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，易于查找修改某個具體參考。

結構樹文件夾布置盡可能簡潔，文件夾名稱易懂，且不要用中文命名。在方便自己應用時，也要考慮其他設計人員參考應用。

圖1是根據(jù)上述思路創(chuàng)建的B221 分段結構樹，可供參考。分段是舭部段，按照結構組成，分段節(jié)點下分別設置了存放外板結構的SHELL 文件夾，存放內(nèi)殼結構的NK 文件夾，存放平臺的PT 文件夾，存放內(nèi)底板的BOT 文件夾等，同時根據(jù)需要創(chuàng)建有三個存放參考的文件夾C1、C2、C3。此結構樹下，可以簡單直觀的了解應用模型，更可以對結構樹模型批量整體操作，如隱藏，顯示，復制等。

1.2 理順結構拓撲關系

CATIA 建模，要保持正常的結構拓撲關系。保持拓撲關系是為了結構修改時，方便有拓撲關系的結構自動跟從修改。根據(jù)實際需求，在結構建模中，設計人員要理順好分段結構的拓撲關系，使模型保持一定程度的拓撲關系，同時應注意在修改模型時不至于使模型發(fā)生多重錯誤，或者發(fā)生循環(huán)拓撲情況。

大結構，盡量不要拓撲小結構；重要結構，不要輕易拓撲次要結構。正常設計情況下，小結構、次要結構相對容易修改變動， 而大結構、重要結構數(shù)量相對較少，且不易改動。小結構拓撲大結構的情況下，大結構就算改變，也僅影響很少的結構報錯，修改簡單。而一旦大結構拓撲小結構，小結構修改后會影響大結構報錯，易于發(fā)生連鎖反應，引起更多結構報錯。

圖1 B221 分段結構樹示意

圖2 結構拓撲建模示意

圖2 中，板架結構建模時，選取的第4 條邊界不要拓撲甲板下骨材，而應直接拓撲到骨材所在的甲板，這種情況下，即使骨材修改，板架結構也不受影響。

保持外板、內(nèi)殼結構模型的相對獨立性。外殼、內(nèi)殼等重要結構不要拓撲其它結構，防止循環(huán)拓撲報錯。因為分段中其它結構都是需要拓撲內(nèi)殼、外板結構進行建模，因此在定位以及創(chuàng)建內(nèi)殼、外板邊界時，不能使用任何已有的其它結構模型，只能選取絕對值類型的點線面作參考。

圖3 中，內(nèi)殼結構建模時，選取的第2 條邊界不要直接拓撲內(nèi)底板結構，而應拓撲到內(nèi)底板結構所在的平面，選取的第4 條邊界不要直接拓撲平臺板進行偏移，而應直接使用坐標系平面作邊界。

圖3 內(nèi)殼結構拓撲建模示意

1.3 規(guī)范草圖應用

草圖應用是結構建模中的一項重要功能。結構建模中避免不了使用草圖功能進行輔助建模，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)范的應用草圖會對模型質(zhì)量有較大負面影響，因此必須規(guī)范草圖應用。

一是草圖定位時，禁止直接定位在板架結構上。要定位結構所在的面，或者定位已有的絕對值平面。

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

三是在草圖應用的過程中，需要拓撲到已有的結構時，不能直接選取結構模型拓撲，需要拓撲到結構所在的無限類型面與當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，需要拓撲到距離母板900，這種情況下，先要在結構樹中找到板的無限類型面，接著用交線命令找到與當前草圖定位面的交線，再用交線約束。

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

草圖應用是重點也是建模中的難點。建模時稍微不注意，沒有規(guī)范好使用方法，就會導致模型出問題，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。應用此類不規(guī)范方法作草圖建模，后期相應模型需要修改時，會引起連鎖式反應，大量相關模型需要修改，且很難改正確。為防止這種情況發(fā)生，在建模的時候就應管理好草圖，正確使用好草圖，不要怕前期過程稍微麻煩，而應注意到規(guī)范好草圖應用后，模型修改會很容易，且對后期應用模型有促進作用。

圖4 草圖作邊界示意

圖5 草圖存放示意

2 結束語

經(jīng)過系統(tǒng)的CATIA 結構建模測試及研究發(fā)現(xiàn)，應用這些建模要點，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，能促進模型應用，提升建模效率。當然，在CATIA 結構建模過程中，還有一些其它要點需要注意，也還有一些更先進的建模方法沒有總結出來，希望隨著CATIA 持續(xù)應用，會促使結構建模方法同步發(fā)展，使建模過程得到改進優(yōu)化。在此基礎上，更好的發(fā)揮CATIA 建模效率高的特點，促進CATIA 與船舶設計的融合，為設計人員提供更高效簡捷的建模體驗，提升設計效率。