搜索CATIA在土木工程中的應(yīng)用淺析
2016-11-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
摘要:
CATIA是一款3D-CAD工程設(shè)計(jì)軟件,由于其3D建模及有限元分析功能,可以作為一種準(zhǔn)BIM設(shè)計(jì)軟件。本文介紹了CATIA基本功能,及其在土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用,重點(diǎn)分析結(jié)構(gòu)建模的功能。結(jié)合工程需求和軟件功能,分析了CATIA在土木工程應(yīng)用中的技術(shù)路徑。
1. 引言
CATIA是一款3D-CAD工程設(shè)計(jì)軟件,由法國(guó)達(dá)索公司出品,類比于SolidWorks軟件,應(yīng)用的領(lǐng)域:
-
工程
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設(shè)計(jì)
-
系統(tǒng)工程
在工程領(lǐng)域的應(yīng)用學(xué)科有:
具體業(yè)務(wù)如:
-
機(jī)械設(shè)計(jì)
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實(shí)體造型
-
模具設(shè)計(jì)
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運(yùn)動(dòng)與力學(xué)分析
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三維建模
-
有限元分析
2. 土建工程領(lǐng)域的應(yīng)用
CATIA在AEC(Architecture,Engineeering,Construction)領(lǐng)域,提供建模、模擬和可視化建設(shè)項(xiàng)目的完整解決方案。
2.1 建筑概念設(shè)計(jì)
2.2 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
2.3 建筑細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
2.4 土木工程設(shè)計(jì)
針對(duì)土木工程,提供的重要功能有:
-
2D 布局,3D 設(shè)計(jì);
-
參數(shù)化創(chuàng)建CATIA 原生幾何體;
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云協(xié)作,設(shè)計(jì)審核;
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碰撞干涉檢查;
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地形建模;
-
捕獲建筑信息模型,允許以行業(yè)格式 (IFC) 導(dǎo)入/導(dǎo)出BIM模型;
CATIA不是真正意義的BIM軟件,但可以導(dǎo)出BIM(Building Infomation Model)模型。
或許可以視為準(zhǔn)BIM建模軟件。
3. 橋梁工程的應(yīng)用
CATIA的三維建模和有限元分析,近些年在國(guó)內(nèi)橋梁工程中也得到了應(yīng)用,如吉水贛江二橋設(shè)計(jì)。
在此工程中,CATIA準(zhǔn)BIM技術(shù)發(fā)揮的作用有:
-
三維可視化,效果圖;
-
多人協(xié)同設(shè)計(jì),三維打印模型;
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生成二維圖紙,材料數(shù)量表,提高設(shè)計(jì)效率;
-
施工模擬動(dòng)畫,應(yīng)用于施工方案設(shè)計(jì);
4. 土木工程應(yīng)用的技術(shù)路徑分析
4.1 工程需求分析
土木工程,尤其結(jié)構(gòu)工程(房屋、橋梁)設(shè)計(jì)中,對(duì)BIM技術(shù)的需求主要有:
-
三維設(shè)計(jì)二維出圖;
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有限元模型導(dǎo)出;
-
復(fù)雜構(gòu)造可視化,提前發(fā)現(xiàn)碰撞問題;
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施工模擬可視化,提前解決施工問題;
-
橋梁三維景觀效果圖;
4.2 CATIA建模功能
CATIA更多應(yīng)用于船舶、汽車等機(jī)械行業(yè),用機(jī)械類軟件設(shè)計(jì)土木工程,思維上有一定的差別。
從教材上看到CATIA主要建模功能有:
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二維草圖繪制
-
零部件設(shè)計(jì)
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裝配件設(shè)計(jì)
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工程圖紙生成
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生成、修改視圖
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尺寸標(biāo)注
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圖紙注解
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有限元分析
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運(yùn)動(dòng)分析與模擬
由以上功能模塊,可以對(duì)機(jī)械工程的建模思路有所了解:
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幾何建模,由2D草圖生成零部件模塊;
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基本模塊通過參數(shù)化定義,構(gòu)成裝配件;
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裝配件組成形成設(shè)備、結(jié)構(gòu)的幾何模型;
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幾何模型施加材料、荷載信息,轉(zhuǎn)換有限元模型分析;
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三維模型向平面投影,獲得二維視圖、圖紙;
4.3 土木工程應(yīng)用的技術(shù)路徑
結(jié)合工程的需求和軟件建模功能,猜想CATIA在土木工程中的技術(shù)路徑如下:
-
二維草圖繪制構(gòu)件基本元素:板、桿、管;
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基本元素組合,形成結(jié)構(gòu)構(gòu)件:梁、柱、組合梁、桁架;
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基本構(gòu)件裝配成3D結(jié)構(gòu):框架結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu);
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3D結(jié)構(gòu)可視化,輸出2D圖紙:三視圖、剖面圖;
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幾何模型施加材料、荷載信息,轉(zhuǎn)換有限元模型分析;
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局部構(gòu)件分析;
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整體分析;
但由于結(jié)構(gòu)荷載的分布性,要遵從行業(yè)荷載規(guī)范,布置過程可能很復(fù)雜。進(jìn)一步的設(shè)計(jì)分析可能導(dǎo)出到專用軟件實(shí)現(xiàn):
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行業(yè)格式 (IFC)導(dǎo)出BIM模型;
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導(dǎo)出有限元模型;
5. 參考文獻(xiàn)
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http://www.3ds.com/zh/products-services/catia/
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李永君, 戴建國(guó), 盧永成. 吉水贛江二橋主橋的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[C]// 全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議. 2014.
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