CATIA在土木工程中的应用浅析

2016-11-03  by:CAE仿真在线  来源:互联网

摘要:

CATIA是一款3D-CAD工程设计软件,由于其3D建模及有限元分析功能,可以作为一种准BIM设计软件。本文介绍了CATIA基本功能,及其在土木建筑领域的应用,重点分析结构建模的功能。结合工程需求和软件功能,分析了CATIA在土木工程应用中的技术路径。

1. 引言

CATIA是一款3D-CAD工程设计软件,由法国达索公司出品,类比于SolidWorks软件,应用的领域:

• 工程

• 设计

• 系统工程

在工程领域的应用学科有:

具体业务如:

• 机械设计

• 实体造型

• 模具设计

• 运动与力学分析

• 三维建模

• 有限元分析

2. 土建工程领域的应用

CATIA在AEC(Architecture,Engineeering,Construction)领域,提供建模、模拟和可视化建设项目的完整解决方案。

2.1 建筑概念设计

2.2 结构概念设计

2.3 建筑细节设计

2.4 土木工程设计

针对土木工程,提供的重要功能有:

• 2D 布局,3D 设计;

• 参数化创建CATIA 原生几何体;

• 云协作,设计审核;

• 碰撞干涉检查;

• 地形建模;

• 捕获建筑信息模型,允许以行业格式 (IFC) 导入/导出BIM模型;

CATIA不是真正意义的BIM软件,但可以导出BIM(Building Infomation Model)模型。
或许可以视为准BIM建模软件。

3. 桥梁工程的应用

CATIA的三维建模和有限元分析,近些年在国内桥梁工程中也得到了应用,如吉水赣江二桥设计。

在此工程中,CATIA准BIM技术发挥的作用有:

• 三维可视化,效果图;

• 多人协同设计,三维打印模型;

• 生成二维图纸,材料数量表,提高设计效率;

• 施工模拟动画,应用于施工方案设计;

4. 土木工程应用的技术路径分析

4.1 工程需求分析

土木工程,尤其结构工程(房屋、桥梁)设计中,对BIM技术的需求主要有:

• 三维设计二维出图;

• 有限元模型导出;

• 复杂构造可视化,提前发现碰撞问题;

• 施工模拟可视化,提前解决施工问题;

• 桥梁三维景观效果图;

4.2 CATIA建模功能

CATIA更多应用于船舶、汽车等机械行业,用机械类软件设计土木工程,思维上有一定的差别。

从教材上看到CATIA主要建模功能有:

• 二维草图绘制

• 零部件设计

• 装配件设计

• 工程图纸生成

• 生成、修改视图

• 尺寸标注

• 图纸注解

• 有限元分析

• 运动分析与模拟

由以上功能模块,可以对机械工程的建模思路有所了解:

• 几何建模,由2D草图生成零部件模块;

• 基本模块通过参数化定义,构成装配件;

• 装配件组成形成设备、结构的几何模型;

• 几何模型施加材料、荷载信息,转换有限元模型分析;

• 三维模型向平面投影,获得二维视图、图纸;

4.3 土木工程应用的技术路径

结合工程的需求和软件建模功能,猜想CATIA在土木工程中的技术路径如下:

• 二维草图绘制构件基本元素:板、杆、管;

• 基本元素组合,形成结构构件:梁、柱、组合梁、桁架;

• 基本构件装配成3D结构:框架结构、桥梁结构;

• 3D结构可视化,输出2D图纸:三视图、剖面图;

• 几何模型施加材料、荷载信息,转换有限元模型分析;

• 局部构件分析;

• 整体分析;

但由于结构荷载的分布性,要遵从行业荷载规范,布置过程可能很复杂。进一步的设计分析可能导出到专用软件实现:

• 行业格式 (IFC)导出BIM模型;

• 导出有限元模型;

5. 参考文献

• http://www.3ds.com/zh/products-services/catia/

• 李永君, 戴建国, 卢永成. 吉水赣江二桥主桥的创新设计[C]// 全国桥梁学术会议. 2014.

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