三維實體造型技術(shù)論文(2)
三維實體造型技術(shù)論文
三維實體造型技術(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)用最為廣泛的計算機輔助繪圖和設(shè)計軟件,已從簡單二維繪圖發(fā)展成為集三維實體造型、真實感顯示及通用數(shù)據(jù)庫管理于一體。其強大的三維實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
中圖分類號TP391 文獻標識碼：A文章編號：
Auto CAD是目前國內(nèi)外使用最廣泛的計算機繪圖和設(shè)計軟件，它以其界面友好、使用方便、功能強大、容易學(xué)習等特點,被廣大工程技術(shù)人員所接受。它集數(shù)值計算、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)計對象具體化、形象化。其強大的三維造型和數(shù)值計算功能能夠在工藝管道、儲罐施工中起到重要輔助作用。
CAD三維造型在建筑和機械中的應(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)計圖紙，進行建筑內(nèi)外空間三維效果的預(yù)覽，以及三維建筑演示動畫及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等更為復(fù)雜的設(shè)計。然而對CAD三維造型在建設(shè)工程中的應(yīng)用卻相對比較陌生，盡管已經(jīng)能熟練的運用CAD制作平面示意圖和進行儲罐的排板，但卻很少考慮將三維造型功能應(yīng)用到工程中去。通過實踐，總結(jié)了CAD在石化工程兩個方面的主要應(yīng)用。
1利用三維造型功能對場站進行模擬
場站施工的特點是施工組織難度較大、技術(shù)管理工作相對復(fù)雜，因圖紙深度不夠(設(shè)計與實際不符、管線標高打架、流程達不到運行單位要求)、現(xiàn)場條件變化以及施工自身錯誤(交底錯誤、不能正確領(lǐng)悟圖意)等等，都容易造成返工。運用CAD 三維造型技術(shù)，在開工前制作仿真三維模型，進行三維空間預(yù)覽，將施工中可能出現(xiàn)的問題提前暴露在虛擬環(huán)境下，圖紙會審時能直觀的指出，以此來保證施工的連續(xù)性、提高施工及管理效率。
1.1施工藍圖的缺點
常用施工圖紙因為受平面因素和紙張大小的制約，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，需要花費一定時間，而時間稍長還容易忘記。而運行單位更多關(guān)心的是工程能否達到生產(chǎn)要求。他們并不熟悉那些平面圖、剖視圖，因此在安裝過程中，不容易溝通，如果能讓他們對存在的問題有一個真實形狀和構(gòu)造的認識，可以更好解決施工中碰到的問題。
1.2三維模型圖的作用
(1)能通過制作三維模型及時發(fā)現(xiàn)圖紙中的尺寸是否有遺漏或錯誤，與現(xiàn)場實際情況是否相符，同時能夠很快熟悉流程，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，此時利用CAD便于修改的特點，很快就將變更后的集油站模型制作出來，最終順利完成了施工任務(wù)。
(2) CAD中的圖紙空間是無窮大的，只要計算機性能允許，不管多大的場站都能夠放在一個界面中，同時運用不同的顏色來區(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，由于該站的施工圖是軸測圖，整個站場共有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)交底不清或交底錯誤，很容易造成材料混用和返工。通過思考運用CAD的三維造型技術(shù)，將這三百多張圖紙合并在一起，并利用不同顏色來區(qū)分不同的材質(zhì)，如圖4所示，可以使整個場站變的很直觀，并讓所有施工人員清楚整體流程、剩余工作量及需要準備的材料，不用重復(fù)進行交底。
(4)在投產(chǎn)保運期間，可以幫助運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，不適合前期準備時間較短、工期要求較緊的小型項目;對繪制人的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)值計算功能，精度預(yù)制儲罐盤梯
立式儲罐盤梯的預(yù)制精度會直接影響現(xiàn)場安裝的效率。按照傳統(tǒng)工藝，盤梯預(yù)制前，首先按照施工圖計算盤梯的大樣半徑，然后在很大的鋼制平臺上進行放樣，焊接定位卡，將內(nèi)外側(cè)板剛性固定后，再組裝踏步。由于實際上盤梯并不是一個空間弧線，而是一條空間螺旋線，因此按照空間弧線計算大樣半徑本身就會存在不可避免的誤差，而在現(xiàn)場放樣和傳統(tǒng)組裝踏步的過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)場安裝盤梯時，需要進行校正，不但影響美觀，還會影響儲罐整體施工進度。
在江漢油田王場聯(lián)合站3000m3調(diào)儲罐施工中，運用CAD制作儲罐三維模型，如圖5所示，將盤梯模型放大后，再通過標注和查詢，得到每級踏步在內(nèi)外側(cè)板上的兩個夾角，圖中所示的39°和44°，以及兩級踏步在內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板上的兩個間距尺寸，有了這4個尺寸，在普通場地上，也可以對盤梯進行組對預(yù)制，踏步組對焊接完畢后，盤梯會自動成型，不用去計算盤梯大樣半徑和在很大的平臺上進行放樣預(yù)制，通過實踐證明其精度比傳統(tǒng)工藝預(yù)制出的盤梯要高很多，現(xiàn)場組裝一次成功，不需要加熱調(diào)整強力組裝。
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，實踐證明通過CAD計算和放樣，操作簡單、下料精確，容易推廣使用。
三維造型功能在實際應(yīng)用中會存在繪制周期和效率問題，這也是目前三維造型在建設(shè)工程中推廣應(yīng)用的難點，但近兩年已經(jīng)出現(xiàn)了一種CAD的二次開發(fā)程序，可以通過設(shè)置參數(shù)，自動生成圖形，目前已經(jīng)應(yīng)用在設(shè)計領(lǐng)域，能夠大幅提升設(shè)計和繪圖效率;因此相信隨著CAD軟件的發(fā)展和二次開發(fā)程序的完善，這一難點會得到解決，屆時CAD三維造型的應(yīng)用將會更加廣泛。
作者簡介：田旭英(1975―)，女，大學(xué)，工程師?，F(xiàn)中石化江漢油建工程有限公司江漢項目經(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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