第4章 细分曲面建模

第4章 细分曲面建模

135 第 4 章 细分曲面建模

4.1 网格与多边形建模

4.1.1【相关知识】网格建模

1．网格建模概述

网格建模是 3ds Max 中较为常用的建模方式之一。这种建模方法较其他建模方法更易掌握，也更易于控制。 相对于面片建模与 NURBS 建模而言，网格建模方法具有占用系统资源较少，更易于控制的特点。

网格建模和多边形建模一直是 3ds Max 以及其他三维软件重要的建模手段。多边形建模作为网格建模的补充 和增强，本身蕴含着巨大的潜力。随着 3ds Max 细分表面工具的逐步完善，网格建模和多边形建模技术通常在游 戏中大量采用，因为大多数实时游戏引擎的限制，用于时是 3D 游戏中的模型只有采用较低的多边形数量，才能够 被快速进行实时着色，以达到良好的游戏效果。

4.1 网格与多边形建模

136 图 4-1-1 网格模型

2．将对象转换为网格对象

网格对象属于非参数化对象，需要从另一种对象类型转换得到，或者作为一个编辑修改器的结果产生。可以 转换的对象类型包括二维模型、基础造型、Boolean、面片和 NURBS 等。在 3ds Max 中，许多被导入的模型将显示

第4章 细分曲面建模

137 为网格对象。大多数 3D 格式（包括 3DS 和 DXF 等）都是作为网格对象导入的。将对象转换为网格对象的方法有 两种。

（1）将对象转换为可编辑网格

选中并鼠标右击要转换成网格的对象，在弹出的快捷菜单中单击“转换为”→“转换为可编辑网格”菜单命 令，如图 4-1-2

所示。这种方法限于已经应用了编辑修改器的对象。

图 4-1-2 通过右键将对象转换为可编辑网格

4.1 网格与多边形建模

138

（2）使用“编辑网格”修改器进行转换

单击选中所要进行转换的网格对象，单击“修改”面板→修改器列表→“编辑网格”修改器，就可应用编辑

网格修改器。

图 4-1-3 两种转换方法后的修改器面板对比

注意，编辑网格修改器提供所选对象不同子对象层级的显示编辑工具。编辑网格修改器与可编辑网格对象的 绝大部分功能相匹配，只是不能设置子对象动画。不同之处是，如果选择“转换为可编辑网格”命令时，对象的 创建参数和其他修改器将不再存在，直接转换为最后的操作结果；如果选择“编辑网格”修改器后，将保留对象 原始的创建参数和使用过的修改器，随时可以对网格对象进行编辑。如图 4-1-3 所示。左图是将对象转换为可编

第4章 细分曲面建模

139

辑网格后的修改器面板；右图是添加编辑网格命令的修改器面板。

3．网格子对象

网格建模的主要方法是对其子对象进行编辑。在将对象转换为可编辑网格对象以后，展开修改器堆栈，可以 看到它的子对象，如图 4-1-4 所示。网格对象包含

5

种子对象，分别是顶点、边、面、多边形和元素。

图 4-1-4 “编辑网格”子对象 图 4-1-5 “选择”卷展栏

● 顶点：顶点是基本的子对象，网格建模中的大部分操作都是针对顶点子对象的，一个顶点代表 3D 空间中 的一个点，顶点独立存在，独立的可以用来创建新的面，但是这样的顶点渲染时看不到。如果顶点被移动和编辑， 那么它组成的面就会受到影响。包括变换操作如移动、旋转和缩放等等，即使这些操作是在边或面的子对象层中

4.1 网格与多边形建模

进行，其性质仍然是针对顶点的变换。

● 边：两个节点连接起来就构成了边，边在视图中可以显示为可见边、但也可以隐藏为不可见。

● 面：面由三个节点或边来定义，3D 空间中可以存在独立的节点，但不存在没有节点的面，面具备可渲染 的属性。

● 多边形：多边形由面组成，通常情况下是指没有被可见边分开，并且在平面阈值范围之内的面的集合。

● 元素：元素是单个网络对象之一，两个或两个以上的单个网格对象（即相邻面组）组合成为一个更大的对 象，它是共享节点相连的面的集合。一个网格对象内可能包含一个或多个元素子对象。

4．网格子对象的编辑

（1）网格子对象的选择

● 选择网格子对象

在修改器堆栈中，单击“编辑”网格选项前的“＋”号，让其处于子对象模式中。可以单击一个子对象或拖 动选取框来选定它，也可以在“选择”卷展栏中，单击相应的子对象按钮，即可选择编辑对象的子对象。如果要 选多个子对象可以单击子对象时按住 Ctrl 键。利用 Ctrl 键还可以在保持其选择的同时取消子对象的选择。按住 Alt 键可以从当前选择集中去掉选定的所有子对象。

在选定子对象后，就可以使用变换工具对这个子对象选择集进行编辑了。子对象的变换方式与其他对象类似。

在一个复杂的网格对象表面，包含了大量的点、边界和面等子对象。这种情况下只利用一般的选择和变换工 具选取子对象是不够的，必须有效利用其他选择工具，准确地对子对象进行选择，才能按照要求来建立或编辑网 格对象。

● “选择”卷展栏

选择网格对象并进行修改命令面板，在“选择”卷展栏内，包括与选择子对象的应用工具，如图 4-1-5 所示。

“按顶点”复选框：单击选中该项，可以在选择边或面的同时单击与之相连接的顶点。

“忽略背面”复选框：单击此选项后，在选择子对象时，只能选择面向视图方向的子对象。其背面的子对象 被忽略而不被选择，如图 4-1-6 所示。

140

第4章 细分曲面建模

141

图 4-1-6 “忽略对面”复选框在未选择和选择后的不同结果

“忽略可见边”复选框：单击并选中该复选框，将忽略掉多边形的可见边。在选择多边形子对象时，用于控 制是否忽略多边形的可见边。

“平面阈值”数值框： （ “平面阈值” ）指定阈值的值，该值决定对于“多边形”面选择来说哪些面是共同面。

4.1 网格与多边形建模

142

“显示法线”复选框：法线是用来定义面或节点方向的指示器。网格对象的面和节点的方向非常重要，它影 响对象的外部形态。在默认状态下，只有朝向外部的面才能在视图中显现出来。选中“显示法线”复选框后，所 选子对象的法线方向都会由蓝色的线段指示出来。如图

4-1-7 所示。

图 4-1-7 法线方向显示

“比例”数值框： “显示”处于启用状态时，指定视口中显示的法线大小。

“删除孤立顶点”复选框：在启用状态下，删除子对象的连续选择时 3ds Max 将消除任何孤立顶点。在禁用 状态下，删除选择会完好不动地保留所有的顶点。该功能在“顶点”子对象层级上“不可用” 。默认设置为启用。

孤立顶点是指没有与之相关的面几何体的顶点。例如，假如“删除孤立顶点”处于禁用状态，并且删除了四 个多边形的矩形选择，所有围绕在单独中心点周围的顶点将在空间中挂起，但是中心点保持原有位置。

“隐藏”按钮：隐藏任何选定的子对象。边和整个对象不能隐藏。

“全部取消隐藏”按钮：还原任何隐藏对象使之可见。只有在处于“顶点”子对象层级时能将隐藏的顶点取

第4章 细分曲面建模

143 消隐藏。

● “软选择”卷展栏

“软选择”卷展栏如图 4-1-8 所示。该卷展栏位于“选择”卷展栏的下方。 “软选择”卷展栏控件允许部分地 选择显式选择邻接处中的子对象。这将会使显式选择的行为就像被磁场包围了一样。在对子对象选择进行变换时， 在场中被部分选定的子对象就会平滑的进行绘制；这种效果随着距离或部分选择的“强度”而衰减。这种衰减在

视口中表现为选择周围的颜色渐变，它与标准彩色光谱的第一部分相一致。

图 4-1-8 “软选择”卷展栏

图 4-1-9 软选择和周围区域的颜色比较

4.1 网格与多边形建模

144

默认情况下，软选择区域是球形的，而不考虑几何体结构。如果子对象被传到了修改器堆栈上，并且“使用 软选择”处于启动状态，变形对象的修改器结果（诸如“弯曲”和“变换” ）就会受“软选择”参数值的影响。这 个对话框中的控件可以修改“软选择”参数。所有的子对象层级都共享了相同的“软选择”参数值。 “软选择”可 用于 NURBS、网格、多边形、面片和样条线对象。如图 4-1-9 所示。

“使用软选择”复选框：该选项用于使用柔化功并激活该卷展栏中的其他参数。

“边距离”复选框和数值框：用于设置受影响区域的边数。

“影响背面”复选框：启用该选项后，那些法线方向与选定子对象平均法线方向相反的、取消选择的面就会 受到软选择的影响。

“衰减”数值框：用以定义影响区域的距离，它是用当前单位表示的从中心到球体的边的距离。使用越高的 衰减设置，就可以实现更平缓的斜坡，具体情况取决于您的几何体比例。默认设置为 20。

“收缩”数值框：沿着垂直轴提高并降低曲线的顶点。设置区域的相对“突出度” 。为负数时，将生成凹陷， 而不是点。设置为 0 时，收缩将跨越该轴生成平滑变换。默认值为 0。

“膨胀”数值框：沿着垂直轴展开和收缩曲线。设置区域的相对“丰满度” 。受“收缩”限制，该选项设置“膨 胀”的固定起点。 “收缩”设为 0 并且“膨胀”设为 1.0 将会产生最为平滑的凸起。 “膨胀”为负数值将在曲面 下面移动曲线的底部，从而创建围绕区域基部的“山谷” 。默认值为 0。

软选择曲线：以图形的方式显示“软选择”将是如何进行工作的。

“着色面切换”按钮：显示颜色渐变，它与软选择范围内面上的软选择权重相对应。只有在编辑面片和多边 形对象时才可用。

“锁定软选择”复选框：锁定软选择，以防止对按程序的选择进行更改。

将对象转换为可编辑网格对象后，它包括五种子对象，每种子对象除了可以进行添加、移动、删除等操作外， 还可以进行一些特殊的操作，下面对其进行讲解。

（2）编辑网格子对象

将几何对象转变为可编辑网格对象后，通过“编辑几何体”卷展栏可以对网格对象进行编辑操作，如图 4-1-10 所示。

第4章 细分曲面建模

145 图 4-1-10 “编辑几何体”卷展栏

“编辑几何体”卷展栏提供了用于更改“编辑多边形”对象几何体的全局控制。包括创建次数、挤压面、切 割、倒角和细化等，注：一些命令只能在特定的子对象层中才会有效。这里对一些常用的命令加以说明。

“附加”按钮：在 3ds Max 中，不能同时对两个独立的网格对象进行子对象的编辑，如果需要同时对两个独 立的网格对象的子对象进行编辑，就需要将这两个独立的网格对象合并为一个网格对象。选择某个网格对象后， 单击“结合”按钮。把鼠标移动到要结合的对象上，在通过可接受的对象时，光标会发生改变，单击对象以选定 它。再次单击“结合”按钮或者在视窗中右击就会退出“结合”模式。 “附加”效果如图 4-1-11 所示。

“分离”按钮：使用按命令可以把选定的子对象与其他子对象分离。若要使用这个命令，可选定子对象并单 击“分离”按钮，这时会调出“分离”对话框，如图 4-1-12 所示。在这个对话框中可以给新分离的子对象命名， 对话框中还有分离为元素和分离为克隆物的选项。

4.1 网格与多边形建模

146

图 4-1-11 通过附加命令将独立的网格对象结合在一起 图 4-1-12 “分离”对话框

“挤出”按钮：单击此按钮，然后拖动来挤出选定的边或面，或是调整“挤出”微调器来执行挤出。

“挤出”

处于活动状态时，可以选择不同的子对象进行挤出。如图 4-1-13 所示。

“挤出量”数值框：该微调器位于“挤出”按钮右边，可以指定边的挤出量。选择一条或多条边，然后调整 微调器。

“倒角”按钮：倒角（仅限于“面”/“多边形”/“元素”层级） ，单击此按钮，然后垂直拖动任何面，以便 将其挤出。释放鼠标按钮，然后垂直移动鼠标光标，以便对挤出对象执行倒角处理。单击以完成。如图 4-1-14

第4章 细分曲面建模

147

所示。

图 4-1-13 显示挤出面的长方体 图 4-1-14 显示倒角的挤出面

如果鼠标光标位于选定面上，将会更改为“倒角”光标，选定多个面时，如果拖动任何一个面，将会均匀地 倒角所有的选定面。激活“倒角”按钮时，可以依次拖动其他面，使其倒角。再次单击“倒角”或右键单击，以 便结束操作。

“创建”按钮：使用创建命令可以给网格对象添加新节点和面。单击“创建”按钮，然后在视图中单击新节 点要定位的位置，再次单击“创建”按钮或在视图中单击右键可退出创建模式。创建模式可用于除边以外的所有 子对象，用创建命令创建的节点，仍然是原网格的一部分，这些节点在渲染时不能显示，也不受其他子对象的影 响。

“删除”按钮：删除选定的子对象以及附加在上面的任何面。

“焊接”组： “焊接”组中的按钮用于焊接顶点。有两种执行方法，一种是使用“选定项”按钮，操作如下： 首先选择需要焊接的两个节点或更多节点，然后单击“选定项”按钮。如果节点在阈值范围内，则它们可以焊接 为一个节点。如果没有节点在阈值范围内，则会打开一个警告框提示，这种情况上可以通过适当增加焊接的阈值 来完成操作。另一种方法是使用“目标”按钮，操作如下：首先选择需要焊接的节点，单击“目标”按钮，拖动 鼠标将所选节点移向目标节点，当选择的节点移动到目标节点的阈值范围内时，光标变成十字光标。松开鼠标， 这时所选节点与目标节点合并。如图 4-1-15 所示。

“塌陷”按钮：塌陷命令是一种简化网格对象的方法，使用该命令可以把几个选下的子对象塌陷成单个子对 象，这个子对象将位于选择集的中心位置。

4.1 网格与多边形建模

148

图 4-1-15 节点的两种焊接方式

“断开”按钮：为每一个附加到选定顶点的面创建新的顶点，可以移动面角使之互相远离它们曾经在原始顶 点连接起来的地方。如果顶点是孤立的或者只有一个面使用，则顶点将不受影响。如图 4-1-16

所示。

图 4-1-16 对节点进行断开操作

第4章 细分曲面建模

149

“切割”按钮：通过剪切一条现有的边将其一分为二。单击“切割”按钮，然后单击鼠标并拖曳过要剪切的 边，如果拖过几个面，就会在每个交点处创建新节点和新边，最后再次单击完成操作。

“切片”按钮：可以沿一个平面切开网格对象。单击“切片”按钮，在选定的对象上会出现一个黄色的切平 面，使用“变换”按钮可以移动、旋转并缩放这个线框。适当地定位平面并设置好所有的选项后，单击“切片” 按钮可以把网格切开。所有相交平面都一分为二，并且在切平面原网格对象相交的位置上添加了新的节点和边。

（3） “曲面属性”卷展栏

“曲面属性”卷展栏如图 4-1-17 所示。 “曲面属性”卷展栏中的各项命令选项，是控制网格对象表面属性的

常用工具，通过这些控件，可以使用面法线、材质 ID、平滑组和顶点颜色。

图 4-1-17 “曲面属性”卷展栏

●“法线”组

4.1 网格与多边形建模

“翻转”按钮：反转选定面的曲面法线的方向。

“统一”按钮：统一所选子对象的法线方向。将所有被选择面的法线方向统一为由中心向外。

“翻转法线模式”按钮：翻转单击的任何面的法线。要退出，请重新单击此按钮，或者在程序界面的任何位 置右键单击。

● “材质”组

“设置 ID”数值框：用于向选定的子对象分配特殊的材质 ID 编号，以供“多维/子对象”材质和其他应用 使用。使用微调器或用键盘输入数字。可用的 ID 总数是 65,535。

“选择 ID”按钮：选择与相邻 ID 字段中指定的“材质 ID”对应的子对象。键入或使用该微调器指定 ID， 然后单击“选择 ID”按钮。

“按名称选择”下拉列表：该下拉列表显示了对象包含为其分配的“多维/子对象”材质时子材质的名称。单 击下拉箭头，然后从列表中选择某个子材质。此时，将会选中分配该材质的子对象。如果对象没有分配到“多维/ 子对象”材质，将不会提供名称列表。同样，如果选定的多个对象已经应用“编辑面片” 、 “编辑样条线”或“编 辑网格”修改器，则名称列表将会处于非活动状态。

注意，子材质名称是那些在该材质的“多维/子对象基本参数”卷展栏的“名称”列中指定的名称；这些名称 不是在默认情况下创建的，因此，必须使用任意材质名称单独指定。

“清除选定内容”复选框：启用时，如果选择新的 ID 或材质名称，将会取消选择以前选定的所有子对象。 禁用时，选定内容是累积结果，因此，新 ID 或选定的子材质名称将会添加到现有的面片或元素选择集中。默认 设置为启用。

● “平滑组”组

使用“平滑组”组中的控件，可以向不同的平滑组分配选定的面，还可以按照平滑组选择面。要向一个或多 个平滑组分配面，请选择所需的面，然后单击要向其分配的平滑组数。

“按平滑组选择”按钮：显示说明当前平滑组的对话框。通过单击对应编号按钮选择组，然后单击“确定” 。 如果启用“清除选定内容” ，首先会取消选择以前选择的所有面。如果“清除选择”为禁用，则新选择添加到以前 的所有选择集中。

“清除全部”按钮：从选定面中删除所有的平滑组分配。

150

第4章 细分曲面建模

“自动平滑”按钮：根据面间的角度设置平滑组。如果任何两个相邻面法线间的角度小于该按钮右侧的微调 器设置的阈值角度，则表示这两个面处于同一个平滑组中。

● “编辑顶点颜色”组

使用“编辑顶点颜色”组中的控件，可以分配颜色、照明颜色（着色）和选定面中各顶点的 alpha（透明） 值。

“颜色”数值框：单击色样可更改选定面中各顶点的颜色。在面层级分配顶点颜色时，可以防止面与面的融 合。

“照明”数值框：单击色样可更改选定面中各顶点的照明颜色。使用该选项，可以更改照明颜色，而不会更 改顶点颜色。

“Alpha”数值框：用于向选定面上的顶点分配 alpha（透明）值。微调器值是百分比值；0 是完全透明，100 是完全不透明。

4.1.2【相关知识】多边形建模

1．多边形建模概述

多边形网格建模是以网格建模为基础，进行改进后的一种比较实用的建模方法。最初是为了满足用户在游戏 产业中越来越多的需求而开发的，随着 3ds Max 软件版本的升级，多边形建模工具也得到了极大的增强，在网格 盛行的多种三维游戏中的角色和一些场景，基本上都是用多边形创建的模型。

多边形建模与网格建模非常相似，最大区别在于以形体基础面的定义不同。网格建模将面子对象定义为三角 面，而多边形建模将面的子对象定义为多边形，无论是编辑的面有多少条边，只要这些边不可见，那么该面就会 定义为一个独立的多边形。在多边形对象的子对象中，没有了三角子对象，而出现了一种新的子对象类型，称为 边界子对象，这种新增的子对象，使得在建模方面的操作更加灵活。

151

4.1 网格与多边形建模

2．将对象转化为多边形对象

在视图中创建原始物体对象，转换为可编辑多边形，根据创建模型的需要分别进入不同的子对象层级，修改 多边形的顶点、边、边界、面、元素等最终达到所需的模型，其方法有两种。

选中所要转换为多边形的对象，单击右键，在菜单中选择“转换为”→“转换为可编辑多边形”菜单命令， 即可将对象转换为多边形对象。

选中所要转换为多边形的对象，进行“修改”面板，在修改器列表中选择“转换为多边形”选项来进行转换。

当一个对象被转化为多边形对象后，便可以进入其子对象层中进行编辑了。

3．多边形的子对象

多边形建模包含五个子对象层级：顶点、边、边界、多边形和元素，如图 4-1-18 所示。因为多边形建模是以 多边形来定义基础面的，所以在子对象中没有了网格中的“面”子对象层，取而代之的是“边界”子对象层 。这 些元素可以在不同的子对象层级中将对象进行操纵和编辑。但是，与三角形不同的是，多边形对象的面是包含任 意数目顶点的多边形。

152

第4章 细分曲面建模

153 图 4-1-18 “多边形”子对象

4．多边形子对象的选择

多边形子对象的选择卷展栏如图 4-1-19 所示。其中的参数含义如下所述。

“收缩”按钮：从选择区域的外部向内收缩以减少子对象选择的数量。

“扩大”按钮：从选择区域的外部向外扩展以增加子对象选择的数量。如图 4-1-20 所示。

4.1 网格与多边形建模

154 图 4-1-19 “选择”卷展栏 图 4-1-20 利用扩大和收缩命令收缩和扩展子对象选择集

“环状”按钮：此命令将选择所选边子对象的所有平行边，从而扩展当前选择范围。此命令只作用于边和边 界子对象层中。如图 4-1-21 所示。

船体建模技巧

船体建模技巧 周宇华 （江南造船（集团）有限责任公司开发研究部） 摘要船体结构是一个复杂的三维结构，在建模时如何作简化，如何应用MSC.Patran 提供的功能提高建模效率，本文将在这个方面作简单介绍。 1.船体结构的主要特征以及建模前的准备工作 船体结构一般说来是左右对称的，主要由船壳、各层甲板、横向和纵向舱壁、强框架、弱框架以及加强筋等结构组成。结构之间相交形成一个复杂的三维船体结构。对于不同的计算目的，对有限元网格的大小有不同的要求，如振动响应的计算，一般纵向取一个强框架间距的长度，横向取较小一个纵桁间距的长度，垂向应控制各层甲板的位置；如果进行强度计算分析，对全船模型可粗一点，对局部模型应根据求解要求适当细一点。因此在运用Patran建模前，首先根据工作任务确定网格大小，然后根据图纸确定主要构件的位置来预留有限元节点的位置，如各层甲板高度，强框架、横向和纵向舱壁位置，舱室前后左右端位置等信息要明确以减少返工，根据对称性可先建一半模型。 2.Patran 建模技巧 在船体建模过程中几何建模虽是划分网格的基础，但最终目的是划分有限元网格。以某船某一分段结构为例，模型如图1，图2所示。图2中几何信息过多，如使用直接建有限元模型的一些技巧将取到事半功倍的效果。以下介绍几何和有限元建模等的一些技巧。

技巧一 几何建模 船体外板是不规则曲面，输入型值点后，采用Create/Curve/Spline 功能生成外板轮廓线，再使用Create/Surface/Curve 方法生成船体曲面。甲板与船体外板相交的交线是曲线，可先创建甲板中心线，用Create/Curve/Project 功能把中心线向船体曲面投影，投影线即为交线，连接中心线与投影线即创建了甲板的几何模型。几何建模中投影法运用较多。 技巧二 有限元建模 Sweep/Element/Extrude 功能 船上甲板通常是前后端、中心线三边为直线，舷侧一边为曲线，甲板上有纵骨、横梁，甲板还与纵向舱壁相交，这些位置都必须预留节点。通常做法是定义硬点硬线后（见图2）让程序自动划分网格。在建模过程中，利用一维向二维拉升功能就可快速高效地完成建模。首先画甲板中线，再用Create/Mesh/Curve 功能，划分一维单元，然后利用Sweep/Element/Extrude 功能，定义拉升长度、间隔距离，如果等间距还可采用 Mesh Control 控制网格，网格在舷侧可适当拉长使节点穿过舷侧外板，用 Modify/Node/Project//Define Vector 功能使穿过舷侧外板的节点投影到外板上。这种方法大大节约了几何建模的时间，网格位置易于控制，网格质量好，例如图3所示。 图3 梁模型 在船体模型中加强筋通常定义为一维单元，船体上存在大量的加强筋，如能批量生成将节约很多时间。船上的加强筋特点是几乎都是二维单元的一边，因此利用Create/Element/Edit 中定义Bar 的Elem Edge 的方法，选择单元的一边来创建一维单元。通过框选的方法可提高效率。选择前首先要确定在主菜单下Preferences/Picking…//Entity Polygon Picking 选中Enclose entire entity 。

使用CATIA对船舶机舱进行三维设计

使用CATIA对船舶机舱进行三维设计 本文应用catia软件尝试设计机舱，展示了catia强大的设计功能。随着 ibm/dassault公司对其功能的不断完善，该软件一定能在船舶制造行业得到更广泛的应用。 1 引言 众所周知，CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA 在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面，贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活，设计手段丰富简捷，其在船舶机舱三维设计中运用的 基本功能可概括为以下6个方面： 1. 船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3. 舱室三维实体布置; 4. 二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5. 各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6. 电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台，无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时，用户可根据其具体的设计项目，分门别类地实时切换工作模式( 即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式 )，灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法，因而，用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源，同时，亦可构筑自己%26ldquo;个性化%26rdquo;工作模式，在其平台上设置各类工具条，选择合适的图标，补充相应的指令，从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入 船体结构是进行船舶舱室设计的基础，CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种 CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况，提供了与这些软件(如：TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口，为船舶制造业已有的CAD/CAM/CAE应用软件向其方便灵活地导入数据提供了非常便捷的工具。本文直接读取TRIBON造船集成软件中的*.dxf格式的结构数据，转化、生成在CATIA软件中的船体结构模型，如图一所示。

船体结构建模主要内容

结构建模的主要内容 生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准” 结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。要注意左右不对称的构件建模。 1 PANEL名： 为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。 2 PANEL定位： ⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。 ① 主平面--- X |Y |Z ② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。即 水平面：原点-X-Y； 纵剖面：原点-X-Z； 横剖面：原点-Y-Z 。 ③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。 ⑵ PANEL 的局部坐标系UVW ① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。建模可视面向下看。 ② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。建模可视面向左舷看。 ③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。建模可视面向尾看。 ④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。建模可视面向W 轴的逆方向看。 ⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。 ⑶ DAT 数据类型。是对应视图中的线条类型。 DAT=191 轨道线，用于水密结构件。 DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。例如非水密的底纵桁、舱壁等。 DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。 3 边界： ⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。 ⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。边界的数量不超过12条。 ⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。 ⑷ 边界的数量不超过12条。在建模可视面中逆时针方向排列。 4 板缝： ⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。 对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。 ⑵ 坡口： ① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tribon船体设计软件介绍

Tribon船体生产设计应用 2006-9-29网友评论1条点击进入论坛 Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模 船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设 计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块

通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节， 主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信 息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。 平面建模模块 利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结 果，通常曲面建模要先于平面建模。 曲面建模模块 利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲

基于solidworks的船体仿真平台设计

基于SolidWorks的船体仿真平台设计 虚拟海战场的三维船体建模与实时显示包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。本文利用VC作为开发工具，SQL Server作为舰船性能结构数据库管理软件，SoliOWorks作为图形API，通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施。 0 引言 SolidWorks采用与Windows系统全兼容的3D软件，它的三维设计功能强大，界面友好，能让使用者以简单的操作方式进行高效的产品设计。其提供的基于特征选型的参数化造型功能，更是为开发者提供了良好的开发环境。 1 系统的体系结构与模型属性 在进行船体建模时，三维模型和装配做好后，为了展示其功能或运动范围等，要进行仿真，虽然SolidWorks里有动画插件，但是只能做一般的直线运动，而对于实际试验操作中的具有复杂函数关系的运动就无法完成。针对这一问题，以军舰运动过程为例，利用Visual C++对SolidWorks进行二次开发，并引入LOD技术，使船体进行精确的仿真运动。并建立适合用户需要的SolidWorks船体仿真系统平台。 船体仿真平台开发内容可大致分为两部分：一是战场环境和实体的三维建模，二是实体模型的仿真驱动。需要解决的具体关键技术大致有：舰船三维模型的建立、海洋自然环境及战场特效的建模与实时显示、视景节点与分布式仿真系统通信接口的设计开发、视点切换设计等。 2 可视化建模方法 任何一个3D模型（即三维形体）都是由顶点、边、面3种图形元素构成的，而所有元素均以三维表示。三维形体在计算机内部的存储形式称为几何造型。在形式上，3D模型表示要包括几何数据和拓扑信息睡方面，而且两者是缺一不可的。将各种各样的数据转换为可视化工具可以处理的标准格式，这实际上是一个连续数据的离散化过程。对于连续数据的离散可以采用等值线的方法。等值线是由所有这样的点(xi，yi)定义，其中F(xi，yi)=Fi(Fi为一给定值)，将这些点按一定顺序连接组成了函数F(xi，yi)的值为Fi的等值线。本文采用https://www.wendangku.net/doc/c618558960.html,网格序列法。网格序列法的基本思想是按网格单元的排列顺序，逐个处理每一个单元，寻找每一单元内相应的等值线段，处理完所有单元后，自然就生成了该网格中的等值线分布。对于一个船体物理模型，要将其转化为容易用计算机处理的数据，可以采用以下的步骤： 1)依照设计船的船型参数，通过母型船改造法，生成设计船的船型的型值。 2)根据船体型值点，用第2节的船体线框模型设计方法，创建船体线框模型。生成的船体边界曲线和三族剖面线必须光顺，否则用曲面覆盖时会产生缝隙。 3)创建曲面片边界网格，作为各个曲面片的边界。 4)按曲面片边界网格逐个计算曲面片的控制格，最后，得到整个船体曲面的控制网格。 5)利用检查曲面光顺性的工具：渲染、高斯曲率云图或等照度线，检查曲面的光顺性，交互修改或自动光顺船体曲面的控制网格，直至船体曲面光顺。 3D几何模型用SolidWorks函数库在WINDOWS环境中实现。为保持系统的灵活性和效率，图形用户界面用MFC方式实现。船体外形、总布置和结构信息直接录入数据库中。安全评估计算的结果保存在数据库中。船体建模仿真流程图如下：