運(yùn)用AutoCAD三維技術(shù)設(shè)計(jì)港口水工建筑物(一)

2013-07-16 by:廣州cad教學(xué)中心來源:仿真在線

1 概述

AutoCAD在港口水工建筑物設(shè)計(jì)中也已應(yīng)用多年,但基于行業(yè)的特點(diǎn),應(yīng)用多以二維平面為主,涉及三維建模的設(shè)計(jì)并不普及。AutoCAD的三維技術(shù)能夠直觀而形象地表現(xiàn)出模型的外觀和構(gòu)造,在某些方面,三維作圖比二維繪圖更精確、更接近真實(shí)的對(duì)象,因此可幫助工程設(shè)計(jì)人員加深對(duì)模型的認(rèn)識(shí),完善模型設(shè)計(jì)。三維技術(shù)在模型物理特性方面的優(yōu)勢(shì)也為結(jié)構(gòu)計(jì)算提供了便利。

2 三維模型的建立

港口水工建筑物具有實(shí)體結(jié)構(gòu)的特性,可以通過三維建模方式將其直觀、清晰和完整地表現(xiàn)出來。AutoCAD作為港口水工行業(yè)普遍應(yīng)用的繪圖軟件,其逐漸成熟的三維建模技術(shù)將幫助普通客戶乃至專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)一步了解水工建筑物的內(nèi)外部特征,并可起到低成本、高質(zhì)量的宣講和教學(xué)作用。

以下是采用AutoCAD三維技術(shù)建立的部分水工建筑物模型,包括柵欄板、人工護(hù)面塊體、沉箱碼頭結(jié)構(gòu)、扶壁碼頭結(jié)構(gòu)、圓筒結(jié)構(gòu)、鋼板樁碼頭結(jié)構(gòu)以及高樁梁板碼頭結(jié)構(gòu)等。對(duì)部分模型進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分解有利于對(duì)建筑物構(gòu)造的理解。

3 三維模型在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算中的應(yīng)用

在AutoCAD中,采用三維技術(shù)建立的實(shí)體模型具有一定的物理特性,包括質(zhì)量、體積、邊界范圍、質(zhì)心、慣性矩、慣性積、旋轉(zhuǎn)半徑以及主力矩與質(zhì)心的X-Y-Z方向等,可通過“面域/質(zhì)量特性(massprop)”命令查詢這些特性。三維實(shí)體模型最大的特點(diǎn)就在于可以準(zhǔn)確模擬不規(guī)則的或較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu),并一次性提取有關(guān)的物理特性,從而有效地減少計(jì)算工作量和計(jì)算誤差,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算提供便利。

采用三維技術(shù)建立的曲面能模擬復(fù)雜的結(jié)構(gòu)表面,充分表現(xiàn)結(jié)構(gòu)的體、面、線、點(diǎn)之間的關(guān)系,從而為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有力參考。

本文通過以下幾個(gè)實(shí)例來說明三維模型在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算中的應(yīng)用。

(1)不規(guī)則胸墻的計(jì)算

某重力式碼頭的一段胸墻,包含工藝管溝、系船柱塊體、護(hù)輪檻和人行階梯等結(jié)構(gòu)。該胸墻的組成部分較多,采用普通的方法計(jì)算體積和質(zhì)心較為繁瑣?，F(xiàn)將胸墻各組成部分分別建模后組合為一體,并以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),各坐標(biāo)軸的方向遵循右手定則。經(jīng)查詢特性,可知該胸墻的體積為12.31m3,質(zhì)心位置(單位:m) 為(X,Y,Z)=(1.287,2.569,0.591)。

某防波堤堤頭的胸墻,包含擋浪墻、護(hù)輪檻和階梯等結(jié)構(gòu)。由于該胸墻含有多段弧形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)相交處的邊界關(guān)系較為復(fù)雜,采用普通的方法計(jì)算體積和質(zhì)心時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。現(xiàn)將胸墻建模組合,并以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),各坐標(biāo)軸的方向遵循右手定則。經(jīng)查詢特性,可知該胸墻的體積為52.77m3,質(zhì)心位置(單位:m)為(X,Y,Z)=(4.375,10.648,2.268)。

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