特征树图构造物与板壳理论分析

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-18 展开的特征树图2-1 可看作壳体的构造物：飞机机身、汽车车体部件、液化气储藏罐板壳结构可以看作三维实体的特例，可用没有厚度的面来表征，而厚度可作为一种特性赋予在面上。最初发展的是克希霍夫的薄板理论。克希霍夫理论和赖斯纳-明德林理论的主要不同在于是否考虑剪切效应。一般，板壳单元都是根据赖斯纳-明德林理论发展的。图3-19 视图模式对话框图3-20 含材料着色的实体到此，一个完整的零件设计完毕，最后保存一下即可。

在零件设计模块绘制如图3-4所示的机械设计图。

图3-4 机械设计实例一

在设计的初期，先要在头脑中有一个设计思路，然后才能对模型进行设计，当然同一个模型，对于不同的设计者设计思路是不一样的，对于图3-5的设计流程是：

图3-5 案例一设计流程图

从设计流程图可以明显看出，本实例主要学习“凸台”、“凹槽”和“倒圆角”三个零件设计命令，当然还有继续对草图设计模块命令的学习和使用。

首先，按照图3-1进入零件设计模块，此处可以不用修改零件的名称，就用默认的part1。

第一步：进入零件设计模块，选择ZX平面进行草图设计模块，用轮廓命令绘制草图，按照草图设计流程完成草图，如图3-6所示，注意长度为10mm和60mm的两段线分别与V轴和H轴相合。

图3-6 等约束草图

第二步：退出草图，用“凸台”命令对草图进行拉伸，长度为40mm。单击“凸台”命令，在弹出的对话框中输入以下数值，如图3-7所示，单击“确定”按钮即完成拉伸操作。

图3-7 定义凸台对话框

（*：在图3-7中，“类型”行一般选择拉伸的类型，包括：尺寸、直到下一个、直到最后、直到平面和直到曲面5种。用户可以针对需要选择，遇到不同情况再着重讲解。一般默认的是“尺寸”。“选择”行是让选择所要做拉伸操作的草图，一般从草图退出时，系统会默认该草图。当前系统默认的拉伸方向是Y的正方向，当想让草图沿着Y的负方向拉伸时，则将“反转方向”选上。当想要对草图进行两个方向等长度拉伸时则将“镜像范围”选上。若想进行两个方向不等长度拉伸，则单击“更多”按钮，在弹出的对话框的“第二限制”输入另一方向的拉伸长度即可，如图3-8所示。）

图3-8 定义凸台对话框

第三步：选择图3-9所示的平面1进入草图，绘制图3-10所示的矩形草图。

图3-9 拉伸实体

图3-10 矩形草图

（*：绘制的矩形草图，只需要最下边一条边到H轴的距离是25mm这一个约束，其他几条边只要超出实体模型即可，不需要等约束，因为下一步是凹槽命令，所要除去的最大边界没有具体限制。）

第四步：退出草图，用“凹槽”命令对草图进行拉伸除料，长度为10mm。单击“凹槽”命令，在弹出的对话框中输入如图3-11所示数值，单击“确定”按钮即完成拉伸除料操作。图3-11中的命令与“凸台”定义对话框相同，仅多了一个“反转边”命令，此命令是指要除料的部分是草图边界的内侧或者外侧，单击可以切换，系统默认是内侧，此命令在后面的螺母创建一节将有详细使用练习。

第五步：选择图3-12所示的平面2进入草图，用矩形和圆命令绘制图3-13所示的矩形草图。

图3-11 定义凹槽对话框

图3-12 实体零件图

图3-13 草图

（*：矩形有三条边都是用相合约束来实现的。）

第六步：退出草图，单击“凸台”命令，沿Y轴正方向拉伸15mm，得到图3-14所示图形。

第七步：用“倒圆角”命令，对图3-14中的线1进行倒角。选择线1，再单击“倒圆角”命令，输入圆角半径15mm，单击“确定”按钮，如图3-15所示，最终完成零件图，如图3-16所示。

图3-14 实体零件图

图3-15 倒圆角定义对话框

图3-16 实体零件图

（*：当需要对多条边倒相同的圆角半径时，可以按住<Ctrl>键进行多选，然后单击“倒圆角”命令，输入倒角半径，则所有倒圆角边都在“要圆角化的对象”里面。如果不小心将不需要倒角的边也选择在内，则单击“要圆角化的对象”后面的图标，可以进行移除。）

第八步：添加材质。

任何模型都是有材质的，所以最后一步需要进行材质的添加。首先在特征树上将整个“零件几何体”选中，然后单击水平工具栏中的“应用材料”命令，在弹出的对话框中单击“确定”按钮，则弹出如图3-17所示的对话框，可以在里面选择相应的材料，单击“应用材料”按钮，最后单击“确定”按钮。如图3-17所示，用户可以对案例一添加Metal（金属材质）中的Aluminium（铝）。

图3-17 应用材料对话框

此时可以发现模型并没有发生任何变化，只是特征树上显示了“铝”材料的添加，如图3-18所示。细心的读者可能会想起在上一节的视图工具栏讲过“含边线着色”命令，里面提到单击黑三角，可以选择不同的显示方式。单击黑色三角，显示图3-19所示对话框，选择里面的“含材料着色”命令。则工作窗口中的模型发生变化，如图3-20所示。