基于二维工程图的大型复杂结构体系三维实体建模方法

   1. 2利用SolidWorks软件建立三维实体模型
  
   由于图2所示的草图上附加标注太多，导致无法得到清晰的结构草图，因此，先把该草图投影到另一张草图上并注意焊缝的位置，如图4所示。
  
   仔细观察图4，可以发现很多地方的几何图素缺乏可靠的约束，甚至是十分粗糙，如图5所示。由此可见，委托方提供的CAD施工图中很多几何元素呈现交叉、重复、连接点断开的现象。
  

   如此不精确的几何约束在三维参数化实体建模尤其是在后续的有限元分析中是绝对不允出现的。所以，在SolidWorks软件中对该草图的线条交叉、重叠，连接点断开等问题进行修正。图形的应用比例尺取为1:1，以便实现真实结构的安装模拟。得到有精确几何约束的草图之后，利用SolidWorks拉伸特征，得到最终的几何模型，如图6所示。
  

   另外的两个部分，用上述同样的方法，得到三维参数化几何模型，分别如图7与图8所示。
  

   利用SolidWorks的装配功能，可以实现上述三个结构构件的装配过程，得到图1所示的三维实体几何参数化模型。
  
   建模过程中可以发现有些按照原施工图纸绘出来的结构构件装配不起来，如在绘编号为ARC-009的一福析架时，就会出现装配误差，如图9所示。如果钢结构构件的几何尺寸按照图纸上的几何尺寸生产加工，在不考虑加工误差的情况下，同时不考虑结构受力影响，则SolidWorks的装配过程完全真实模拟了结构安装的情形，图9就表明了以上三福析架最终的安装结果。如果在考虑加工误差的情况下，同时考虑结构受力影响，则三榀桁架的安装结果一般会出现更大的安装误差。这表明，二维设计图、二维施工图只是较好表达了设计、施工的某些需要，几乎没有考虑结构安装所必需的精确几何特征，因此几乎无法预测安装误差。本文建立的结构的三维实体模型叮以有效地完成结构安装的数值模拟过程，这正是实体建模的重要优势之一。
  

   桁架的模型建好后，结合其结构部分的建模，就可以真实模拟安装的过程，安装的结果如图10所示。