CATIA 结构建模要点

李 渊 黄 琼

（广船国际技术中心）

0 前言

随着CATIA 平台在船舶设计中的推广，越来越多的专业工作者参与开发应用，CATIA 平台设计技术日渐成熟。作为一个三维设计平台，CATIA 平台设计功能多种多样，智能化程度高，同时操作性十分开放，可以用多种方法设计出同一个结果产品。应用在船舶结构建模过程中，CATIA 设计平台表现出前期建模速度快、效率高的特点，非常适用于基本设计、详细设计建模过程。

目前，我公司应用CATIA 设计平台进行了大量测试，已经在船舶设计专业上积累了大量的基础数据及设计经验。其中，在船体结构设计这一专业，结构建模技术相对成熟，应用范围较广，潜力较大，对相应建模方法有比较深入的研究，形成有大量系统操作手册及其它应用成果。随着CATIA 开发技术不断升级，应用程度不断加深，建模方法也在不断探索发展。这些方法需要设计人员同步及时掌握，特别是一些共性的、普遍的建模要点，是在应用CATIA 的长期探索实践中总结形成，设计过程中要注意应用。

在CATIA 结构建模测试中发现，设计人员建模思路不同，应用建模方法不同，设计出来的结果模型会有区别，对后续设计过程会造成不同程度的影响。在当前建模技术条件下，一些不当的结构建模方法，会引起后期模型无法修改或者非常难以修改的情况发生，不便于模型校对，不利于应用CATIA 设计；而一些好的建模方法，对后期设计有促进作用。针对这种差异情况，本文对CATIA 结构建模过程进行详细研究，提出几个控制要点，旨在规范及优化建模方法，供设计建模参考，避免后期设计模型修改困难，促进模型应用，并有效提升设计建模效率。

1 结构建模要点

1.1 提前规划结构树

结构树是结构模型按树状图存放在分段节点下的一种形式。CATIA 分段建模时，模型仅按照先后建模顺序存放，无法按结构特点有序布置。设计人员可以提前规划好结构树，在分段节点下创建结构树，用来有序存放分段结构模型。这样做的优点是结构树可以清晰明了的表达整个分段结构，使模型结构布置简单直观，方便设计调用、检查和修改模型。

规划一个好的结构树，需根据分段结构特点设置。一般情况，可以创建用于分别存放外板、内壳、内底板、甲板、肋板等相应结构的文件夹。更进一步，可以在相应结构文件夹下再创建下一级细分结构的文件夹，比如在肋位结构文件夹下再创建指定肋位位置的文件夹。

规划一个好的结构树，需要专门设置存放参考的文件夹。根据分段复杂程度创建多个存放参考的文件夹，为方便利用，可以分别设置存放重要参考、次要参考、其它类型参考等文件夹，也可以用其它思路创建存放参考的文件夹，目的是为了方便整体隐藏、显示某类参考，易于查找修改某个具体参考。

结构树文件夹布置尽可能简洁，文件夹名称易懂，且不要用中文命名。在方便自己应用时，也要考虑其他设计人员参考应用。

图1是根据上述思路创建的B221 分段结构树，可供参考。分段是舭部段，按照结构组成，分段节点下分别设置了存放外板结构的SHELL 文件夹，存放内壳结构的NK 文件夹，存放平台的PT 文件夹，存放内底板的BOT 文件夹等，同时根据需要创建有三个存放参考的文件夹C1、C2、C3。此结构树下，可以简单直观的了解应用模型，更可以对结构树模型批量整体操作，如隐藏，显示，复制等。

1.2 理顺结构拓扑关系

CATIA 建模，要保持正常的结构拓扑关系。保持拓扑关系是为了结构修改时，方便有拓扑关系的结构自动跟从修改。根据实际需求，在结构建模中，设计人员要理顺好分段结构的拓扑关系，使模型保持一定程度的拓扑关系，同时应注意在修改模型时不至于使模型发生多重错误，或者发生循环拓扑情况。

大结构，尽量不要拓扑小结构；重要结构，不要轻易拓扑次要结构。正常设计情况下，小结构、次要结构相对容易修改变动， 而大结构、重要结构数量相对较少，且不易改动。小结构拓扑大结构的情况下，大结构就算改变，也仅影响很少的结构报错，修改简单。而一旦大结构拓扑小结构，小结构修改后会影响大结构报错，易于发生连锁反应，引起更多结构报错。

图1 B221 分段结构树示意

图2 结构拓扑建模示意

图2 中，板架结构建模时，选取的第4 条边界不要拓扑甲板下骨材，而应直接拓扑到骨材所在的甲板，这种情况下，即使骨材修改，板架结构也不受影响。

保持外板、内壳结构模型的相对独立性。外壳、内壳等重要结构不要拓扑其它结构，防止循环拓扑报错。因为分段中其它结构都是需要拓扑内壳、外板结构进行建模，因此在定位以及创建内壳、外板边界时，不能使用任何已有的其它结构模型，只能选取绝对值类型的点线面作参考。

图3 中，内壳结构建模时，选取的第2 条边界不要直接拓扑内底板结构，而应拓扑到内底板结构所在的平面，选取的第4 条边界不要直接拓扑平台板进行偏移，而应直接使用坐标系平面作边界。

图3 内壳结构拓扑建模示意

1.3 规范草图应用

草图应用是结构建模中的一项重要功能。结构建模中避免不了使用草图功能进行辅助建模，草图一般用来辅助做板缝、边界、定位、开孔等。在CATIA 建模中，不规范的应用草图会对模型质量有较大负面影响，因此必须规范草图应用。

一是草图定位时，禁止直接定位在板架结构上。要定位结构所在的面，或者定位已有的绝对值平面。

二是使用板边界定义、板缝定义、开孔命令时，不能在对应的操作界面中直接作草图。要应用草图，必须提前作好，需要的时候再引用。

三是在草图应用的过程中，需要拓扑到已有的结构时，不能直接选取结构模型拓扑，需要拓扑到结构所在的无限类型面与当前草图定位面的交线。图4 是草图作边界示意，使用草图做肘板的边界约束，需要拓扑到距离母板900，这种情况下，先要在结构树中找到板的无限类型面，接着用交线命令找到与当前草图定位面的交线，再用交线约束。

四是所有草图应存放在参考文件夹中，禁止任何草图存放在板架结构模型内部，图5 是草图存放示意。

草图应用是重点也是建模中的难点。建模时稍微不注意，没有规范好使用方法，就会导致模型出问题，这些问题不仅在初期难以发现，在后期甚至难以修改或者改不过来。应用此类不规范方法作草图建模，后期相应模型需要修改时，会引起连锁式反应，大量相关模型需要修改，且很难改正确。为防止这种情况发生，在建模的时候就应管理好草图，正确使用好草图，不要怕前期过程稍微麻烦，而应注意到规范好草图应用后，模型修改会很容易，且对后期应用模型有促进作用。

图4 草图作边界示意

图5 草图存放示意

2 结束语

经过系统的CATIA 结构建模测试及研究发现，应用这些建模要点，用来规范及优化建模方法，能避免发生模型难以修改的情况，能促进模型应用，提升建模效率。当然，在CATIA 结构建模过程中，还有一些其它要点需要注意，也还有一些更先进的建模方法没有总结出来，希望随着CATIA 持续应用，会促使结构建模方法同步发展，使建模过程得到改进优化。在此基础上，更好的发挥CATIA 建模效率高的特点，促进CATIA 与船舶设计的融合，为设计人员提供更高效简捷的建模体验，提升设计效率。