Inventor技術(shù)在超大沉箱建模中的應(yīng)用（上）

3 Inventor繪制沉箱外片模板圖

    在Inventor結(jié)構(gòu)生成器的支持下，模板設(shè)計應(yīng)從骨架模型開始，并將其放在一個裝配中。骨架模型可以用來確定插入的結(jié)構(gòu)成員的位置和初始長度，可以用裝配中的多個骨架模型創(chuàng)建結(jié)構(gòu)成員，并且可以在骨架模型之間創(chuàng)建結(jié)構(gòu)件成員。當(dāng)編輯參考骨架模型時，會自動更新結(jié)構(gòu)件成員。

    3.1 模板桁架繪制

    首先繪制出桁架草圖作為骨架模型，利用Inventor提供的“結(jié)構(gòu)生成器”在骨架上放置結(jié)構(gòu)件，并對各個接頭處進行端部處理。

    3.1.1 創(chuàng)建新零件

    按照圖12所示尺寸繪制草圖，保存為“桁架輪廓線.IPT”，然后單擊工具欄中文檔設(shè)置對話框BOM表選項卡中，將BOM表結(jié)構(gòu)設(shè)置為虛構(gòu)件。

圖12 桁架輪廓線

    3.1.2 新建裝配

    在工具面板中點擊“插入”工具，保存文件后，彈出插入對話框。設(shè)置結(jié)構(gòu)成員的各個參調(diào)入零件“桁架輪廓線.IPT”，從部件環(huán)境切換到“結(jié)構(gòu)生成器”環(huán)境，數(shù)和方向，然后在“桁架輪廓線.IPT”的草圖線上放置結(jié)構(gòu)件，參見如圖13。

圖13 結(jié)構(gòu)件選擇

    3.1.3 修剪桁架

    “選擇修剪一延伸到面”工具，分別用桁架兩個外弦桿內(nèi)表面修剪內(nèi)部腹桿，并設(shè)置間隙為1mm，參見圖14，修剪完成結(jié)果見圖15。

圖14 桁架修剪圖

圖15 結(jié)果模型

    3.2 面板繪制

    面板繪制較為簡單，可先在拉伸的面板上新建肋板分布草圖，以草圖為輪廓線通過“結(jié)構(gòu)生成器”環(huán)境放置肋板結(jié)構(gòu)件（縱橫向角鋼及扁鐵）。也可采用陣列功能將肋板結(jié)構(gòu)件按固定間距在部件環(huán)境下組合。面板繪制圖見圖16及圖17。

圖16 面板繪制圖

圖17 面板細部圖

    3.3 模板裝配

    新建部件，單擊“裝入零部件”調(diào)入已繪制完成的面板及桁架，在裝配選項中選擇“約束”，在“方式”中選擇“配合”或“表面齊平”方式對面板及桁架進行組合，組合完成后使用“陣列”功能陣列桁架，組合后效果圖見圖18及圖19。

圖18 裝配后效果圖

圖19 裝配后細部圖

    3.4 工程圖創(chuàng)建

    三維圖繪制完成后，通過Inventor提供的二維工程圖功能，可實現(xiàn)平面、立面及剖面圖的生成，而且可以做到二維與三維的關(guān)聯(lián)更新。

    3.4.1 基礎(chǔ)視圖

    新建工程圖，創(chuàng)建基礎(chǔ)視圖，在文件欄中打開上一步繪制好的模板裝配圖，在比例選項欄中，選擇合適比例，在方向欄中，分別選擇前視圖、左視圖、俯視圖，如圖20。

圖20 基礎(chǔ)視圖創(chuàng)建

    3.4.2 尺寸標(biāo)注

    單擊標(biāo)題欄中標(biāo)注，在“尺寸樣式”中定義尺寸外觀，選擇標(biāo)注中通用尺寸對工程圖進行標(biāo)注。參見圖21。

圖21 尺寸標(biāo)注

4 Inventor輔助大沉箱吃水線外觀設(shè)計

    4.1 吃水線外觀設(shè)計

    雖然吃水線外形設(shè)計完成，但具體尺寸大小及在整個沉箱面應(yīng)占多大比例難以確定。為確保噴涂后整體美觀，利用Inventor中尺寸表達式，不斷修改尺寸線長度大小，直至比例適合，美觀為止。

    4.1.1 繪制草圖并標(biāo)注尺寸

    Inventor中尺寸和圖形是“關(guān)聯(lián)”的，當(dāng)改變尺寸數(shù)值后，尺寸會驅(qū)動圖形變化。若吃水線比例大小不合適，可隨時修改尺寸，驅(qū)動吃水線長度及位置大小。在已繪制好的沉箱側(cè)面新建草圖，繪制好1m高吃水線并拉伸草圖，拉伸距離為1mm。草圖繪制見圖22。

圖22 吃水線草圖

    4.1.2 陣列吃水線

    將上一步驟拉伸草圖設(shè)為可見，沿路徑矩形陣列該特征。陣列方向選擇如圖23中所示方向，完成全部吃水線輪廓繪制。選中陣列后區(qū)域，右鍵選擇特性，將顏色選為紅色，見圖24。

圖23 沿路徑陣列

圖24 吃水線創(chuàng)建

    4.1.3 確定比例

    吃水線繪制完成后，不斷調(diào)整草圖尺寸大小，右鍵草圖選項，選擇編輯草圖，對草圖尺寸做適當(dāng)修改，直到最終確定最佳比例大小為止。效果圖見圖25。

圖25 調(diào)整草圖尺寸后比選

    4.1.4 確定尺寸線模板

    根據(jù)上一步驟選定的最佳比例，選取草圖尺寸，最終確定噴涂模板。噴涂模板圖見圖26。

圖26 吃水線尺寸圖

    4.1.5 噴涂位置確定

    噴涂位置選擇沉箱長邊兩側(cè)及拖環(huán)處，便于沉箱起浮、拖運、安裝時，時刻觀察吃水深度及拖環(huán)在水中落浮差。大沉箱吃水為8.2米，因此吃水線起點自沉箱底面8米處開始至沉箱頂部17m位置，主拖環(huán)處吃水線噴涂為8～10米。大沉箱吃水線在大沉箱起浮、拖運過程中起到了重要的施工參照作用，做到了準確、醒目、美觀。實際效果見圖27照片。

圖27 吃水線實際噴涂后照片

5 結(jié)語

    利用Inventor三維技術(shù)廣闊的視覺空間效果對大沉箱進行建模，不但在外觀上使得構(gòu)筑物清晰可見，同時方便獲得施工參數(shù)，便于施工。在大沉箱模板設(shè)計中，利用Inventor繪制沉箱模板圖，使得模板圖繪制快捷、簡單，修改方便。同時在設(shè)計過程中可實現(xiàn)模板拼裝組合，能夠及時發(fā)現(xiàn)紕漏，并及時處理，避免造成施工時不必要的工序和模板制作成本。大沉箱尺寸超常規(guī)，標(biāo)識及吃水線噴涂所在面面積大，無具體實體可參照，對大沉箱標(biāo)識及吃水線噴涂后外觀進行觀察、推敲和修改設(shè)計，可從中選擇比較合理、美觀的設(shè)計方案。在大沉箱施工過程中，Inventor在工程量計算、浮游穩(wěn)定性驗算、螺栓強度驗算等方面也得到了應(yīng)用。伴隨三維技術(shù)的不斷推廣使用，三維技術(shù)建模在施工中的應(yīng)用也將更加廣泛。

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