三維實(shí)體造型技術(shù)論文(2)
三維實(shí)體造型技術(shù)論文
三維實(shí)體造型技術(shù)論文篇二
CAD三維造型技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用
摘要：Auto CAD是工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件,已從簡(jiǎn)單二維繪圖發(fā)展成為集三維實(shí)體造型、真實(shí)感顯示及通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理于一體。其強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能能夠在石化工程建設(shè)中的流程分析、圖紙自查、方案評(píng)審、精度預(yù)制等方面得到了應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：Auto CAD;三維造型;工程應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
Auto CAD是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的計(jì)算機(jī)繪圖和設(shè)計(jì)軟件，它以其界面友好、使用方便、功能強(qiáng)大、容易學(xué)習(xí)等特點(diǎn),被廣大工程技術(shù)人員所接受。它集數(shù)值計(jì)算、仿真模擬、幾何模型處理等方面的技術(shù)于一體。能夠把抽象的、平面的、分離的設(shè)計(jì)對(duì)象具體化、形象化。其強(qiáng)大的三維造型和數(shù)值計(jì)算功能能夠在工藝管道、儲(chǔ)罐施工中起到重要輔助作用。
CAD三維造型在建筑和機(jī)械中的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛了，建筑師可以利用CAD三維造型技術(shù)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行建筑內(nèi)外空間三維效果的預(yù)覽，以及三維建筑演示動(dòng)畫(huà)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)。然而對(duì)CAD三維造型在建設(shè)工程中的應(yīng)用卻相對(duì)比較陌生，盡管已經(jīng)能熟練的運(yùn)用CAD制作平面示意圖和進(jìn)行儲(chǔ)罐的排板，但卻很少考慮將三維造型功能應(yīng)用到工程中去。通過(guò)實(shí)踐，總結(jié)了CAD在石化工程兩個(gè)方面的主要應(yīng)用。
1利用三維造型功能對(duì)場(chǎng)站進(jìn)行模擬
場(chǎng)站施工的特點(diǎn)是施工組織難度較大、技術(shù)管理工作相對(duì)復(fù)雜，因圖紙深度不夠(設(shè)計(jì)與實(shí)際不符、管線標(biāo)高打架、流程達(dá)不到運(yùn)行單位要求)、現(xiàn)場(chǎng)條件變化以及施工自身錯(cuò)誤(交底錯(cuò)誤、不能正確領(lǐng)悟圖意)等等，都容易造成返工。運(yùn)用CAD 三維造型技術(shù)，在開(kāi)工前制作仿真三維模型，進(jìn)行三維空間預(yù)覽，將施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題提前暴露在虛擬環(huán)境下，圖紙會(huì)審時(shí)能直觀的指出，以此來(lái)保證施工的連續(xù)性、提高施工及管理效率。
1.1施工藍(lán)圖的缺點(diǎn)
常用施工圖紙因?yàn)槭芷矫嬉蛩睾图垙埓笮〉闹萍s，分為流程圖、平面管網(wǎng)圖、設(shè)備安裝圖、剖視圖等，平面管網(wǎng)連接著許多設(shè)備、容器的安裝圖，而各設(shè)備、容器的安裝圖又有許多剖視圖和詳圖。因此缺乏整體感，要將整體流程貫通，需要花費(fèi)一定時(shí)間，而時(shí)間稍長(zhǎng)還容易忘記。而運(yùn)行單位更多關(guān)心的是工程能否達(dá)到生產(chǎn)要求。他們并不熟悉那些平面圖、剖視圖，因此在安裝過(guò)程中，不容易溝通，如果能讓他們對(duì)存在的問(wèn)題有一個(gè)真實(shí)形狀和構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，可以更好解決施工中碰到的問(wèn)題。
1.2三維模型圖的作用
(1)能通過(guò)制作三維模型及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中的尺寸是否有遺漏或錯(cuò)誤，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是否相符，同時(shí)能夠很快熟悉流程，而且便于修改。在江漢油田一集油站施工中，由于工農(nóng)關(guān)系，征地位置發(fā)生了改變，部分設(shè)備方位有所調(diào)整，此時(shí)利用CAD便于修改的特點(diǎn)，很快就將變更后的集油站模型制作出來(lái)，最終順利完成了施工任務(wù)。
(2) CAD中的圖紙空間是無(wú)窮大的，只要計(jì)算機(jī)性能允許，不管多大的場(chǎng)站都能夠放在一個(gè)界面中，同時(shí)運(yùn)用不同的顏色來(lái)區(qū)分不同的系統(tǒng)，如圖3所示，紅色代表原油系統(tǒng)、黃色代表天然氣系統(tǒng)、綠色代表熱回水系統(tǒng)、藍(lán)色代表排污系統(tǒng)等，便于查看和分析流程。
(3)提高技術(shù)交底的效率。在施工普光氣田P102集氣站時(shí)，由于該站的施工圖是軸測(cè)圖，整個(gè)站場(chǎng)共有300多張圖紙，看圖極不方便，而且該站管材的材質(zhì)有7種之多，如果技術(shù)交底不清或交底錯(cuò)誤，很容易造成材料混用和返工。通過(guò)思考運(yùn)用CAD的三維造型技術(shù)，將這三百多張圖紙合并在一起，并利用不同顏色來(lái)區(qū)分不同的材質(zhì)，如圖4所示，可以使整個(gè)場(chǎng)站變的很直觀，并讓所有施工人員清楚整體流程、剩余工作量及需要準(zhǔn)備的材料，不用重復(fù)進(jìn)行交底。
(4)在投產(chǎn)保運(yùn)期間，可以幫助運(yùn)行單位操作人員熟悉流程，找到各控制閥的位置。
1.3三維造型的缺陷
繪制周期較長(zhǎng)，不適合前期準(zhǔn)備時(shí)間較短、工期要求較緊的小型項(xiàng)目;對(duì)繪制人的CAD操作有一些要求，需要一定的空間轉(zhuǎn)換能力。
2 利用數(shù)值計(jì)算功能，精度預(yù)制儲(chǔ)罐盤(pán)梯
立式儲(chǔ)罐盤(pán)梯的預(yù)制精度會(huì)直接影響現(xiàn)場(chǎng)安裝的效率。按照傳統(tǒng)工藝，盤(pán)梯預(yù)制前，首先按照施工圖計(jì)算盤(pán)梯的大樣半徑，然后在很大的鋼制平臺(tái)上進(jìn)行放樣，焊接定位卡，將內(nèi)外側(cè)板剛性固定后，再組裝踏步。由于實(shí)際上盤(pán)梯并不是一個(gè)空間弧線，而是一條空間螺旋線，因此按照空間弧線計(jì)算大樣半徑本身就會(huì)存在不可避免的誤差，而在現(xiàn)場(chǎng)放樣和傳統(tǒng)組裝踏步的過(guò)程中也存在較大施工誤差，導(dǎo)致整體預(yù)制精度不夠，現(xiàn)場(chǎng)安裝盤(pán)梯時(shí)，需要進(jìn)行校正，不但影響美觀，還會(huì)影響儲(chǔ)罐整體施工進(jìn)度。
在江漢油田王場(chǎng)聯(lián)合站3000m3調(diào)儲(chǔ)罐施工中，運(yùn)用CAD制作儲(chǔ)罐三維模型，如圖5所示，將盤(pán)梯模型放大后，再通過(guò)標(biāo)注和查詢，得到每級(jí)踏步在內(nèi)外側(cè)板上的兩個(gè)夾角，圖中所示的39°和44°，以及兩級(jí)踏步在內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板上的兩個(gè)間距尺寸，有了這4個(gè)尺寸，在普通場(chǎng)地上，也可以對(duì)盤(pán)梯進(jìn)行組對(duì)預(yù)制，踏步組對(duì)焊接完畢后，盤(pán)梯會(huì)自動(dòng)成型，不用去計(jì)算盤(pán)梯大樣半徑和在很大的平臺(tái)上進(jìn)行放樣預(yù)制，通過(guò)實(shí)踐證明其精度比傳統(tǒng)工藝預(yù)制出的盤(pán)梯要高很多，現(xiàn)場(chǎng)組裝一次成功，不需要加熱調(diào)整強(qiáng)力組裝。
3 結(jié) 論
精度預(yù)制可以大幅提升施工人員的下料精度，并在除盤(pán)梯預(yù)制外的異徑斜馬鞍下料、疊加彎頭連頭的下料中得到應(yīng)用，實(shí)踐證明通過(guò)CAD計(jì)算和放樣，操作簡(jiǎn)單、下料精確，容易推廣使用。
三維造型功能在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在繪制周期和效率問(wèn)題，這也是目前三維造型在建設(shè)工程中推廣應(yīng)用的難點(diǎn)，但近兩年已經(jīng)出現(xiàn)了一種CAD的二次開(kāi)發(fā)程序，可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)，自動(dòng)生成圖形，目前已經(jīng)應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，能夠大幅提升設(shè)計(jì)和繪圖效率;因此相信隨著CAD軟件的發(fā)展和二次開(kāi)發(fā)程序的完善，這一難點(diǎn)會(huì)得到解決，屆時(shí)CAD三維造型的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
作者簡(jiǎn)介：田旭英(1975―)，女，大學(xué)，工程師。現(xiàn)中石化江漢油建工程有限公司江漢項(xiàng)目經(jīng)理部主要從事油氣建設(shè)工程工藝安裝技術(shù)工作。
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