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1、中国机械工程第18卷第4期2007年2月下半月基于CATIA平台的功能梯度材料实体建模方法王素陈南飞朱玉明朱心雄北京航空航天大学,北京,100083摘要:提出了一种基于CATIA平台的功能梯度材料零件建模方法,即运用梯度源与离散堆积理论,通过CATIA几何建模功能实现对几何模型的离散化,对离散化模型添加材料,并从如何处理CAT2IA产生的几何数据以及如何获取处理后的结果等方面,对模型添加材料的过程和由简单实体创建复杂实体所必需的材料布尔运算操作进行研究,并给出了设计实例。关键词:功能梯度材料;CATIA;建模;梯度源;离散堆积中图分类号:TB33;TP391.72文章编
2、号:1004—132X(2007)04—0454—03CATIA-basedModelingMethodforObjectMadeofFunctionallyGradientMaterialsWangSuChenNanfeiZhuYumingZhuXinxiongBeihangUniversity,Beijing,10083Abstract:ThecurrentsituationofthefunctionallygradientmaterialsandCATIAsecondarydevel2opmentwereintroducedbriefly,andthenamode
3、lingmethodforfunctionallygradientmaterialpartwasproposedbasedonCATIA,whichcombinedthetheoryofthegradingsourceanddiscretepile-up,anddescribedintegrallyhowtomakeuseofCADsystemtocarryoutthefunctionallygradientmaterialpartmodeling.Finally,aninstanceofdesigningwasprovided.Keywords:functionall
4、ygradientmaterial;CATIA(computeraidedtri-dimentionalinterfaceapplication);modeling;gradingsource;discretepile-up0引言的零件。目前,CAD软件所采用的几何建模技术已经1几何数据处理相当成熟,遗憾的是它只能处理几何信息和拓扑信息,对设计功能梯度材料[1]的零件却无能为力。本文提出的方法用离散化的零件模型代替原大型的CAD软件都提供了相应的二次开发技有的几何模型。离散模型由众多小单元体(正六面体)堆积而成,每个小单元体可视为均质。术,如CATIA的二次开发方法有用
5、户定义特征、用CATIA能很方便地创建所需要的三维几基于VBA和基于组件应用构架(CAA)三种方[2]何模型。在添加材料之前,要从几何模型中获取式。因此,可以充分利用现有CAD软件进行两类几何数据,即单元体中心点集和梯度源的几几何建模,并对几何模型进行处理以便于内部添何位置,前者可在几何模型到离散模型的转化过加材料信息,完成材料分布和效果显示。程中获得,后者可通过CATIA的接口获取。如何设计、分析和制造非均质零件,国内外学[3]1.1几何模型离散化的方法和步骤者提出了多种解决方案。Kumar等提出了用CATIA使用Pad功能创建几何特征。下面[4]R—M集来表示非均质
6、体。Jakson等提出将实以一个长方体为例说明模型离散化过程。体模型分解为众多子区域,并给每个子区域设置(1)创建一个长方体模型(图1)并取得其相一个材料组成解析函数计算各自的材料组成。关数据。[5]Siu等提出了基于梯度源的非均质体模型。吴(2)设置单元体的边长,沿草图的长度、宽度[6]晓军等提出了一种基于CAD零件离散体素模及拉伸方向完成每一层的草图绘制(图2)。型的异质材料建模方法。(3)对每一个草图沿着原模型的拉伸方向进本文综合上述各种建模方法的优点,提出了行拉伸,其中拉伸高度等于单元体边长。离散化一种功能梯度材料零件的建模方法。该方法通过模型如图3所示。CAT
7、IA几何建模功能实现对几何模型的离散化经过上述步骤,完成了长方体的离散化。当处理,对离散化处理后的模型添加材料,并对多个Body中有多个用Pad创建的实体时,重复步骤非均质实体进行了材料布尔运算,从而构成复杂(1)～(3)即可。收稿日期:2005—09—281.2离散化模型的数据处理基金项目:航空科学基金资助项目(2006ZE51060)在创建单元体草图时获取单元体中心坐标。·454·基于CATIA平台的功能梯度材料实体建模方法———王素陈南飞朱玉明等度区域,图4是针对不同梯度源类型所产生的材料梯度效果,图中F-GS代表平面梯度源,L-G
