MSC.PATRAN&MSC.NASTRAN 使用指南——第2章 建立几何模型（Geometry）（之四）

    （11）到此，实体的大体形状已经拼出来了，但在几何上，这些实体是独立的、彼此没有关系的，应通过布尔加操作使它们形成一个实体。由“Edit/Solid/Boolean”完成；
     
    （12）现在应该给实体打孔了，也通过布尔操作来完成。以P3点为圆心，以1为半径，以Z轴方向为轴向，创建一高为10的圆柱体Solid8；并复制一个同样的圆柱体Solid9到点P4处，如图2-57所示；

     （13）进行布尔减操作，将圆柱实体Solid8和Solid9从大实体中减去，形成孔，由“Edit/Solid/Boolean”完成，同时删去辅助的线和面，如图2-58所示；
     

    （14）在底面上挖孔，也通过布尔运算来实现。在底面上，以（2 0 3）点为圆心，以0.5为半径，以Y轴方向为轴向，创建一个高为2的圆柱体，由“Create/Solid/Primitive”完成。之后，再复制九个这样的圆柱到相应的位置，如图2-59所示；
    

     （15）进行布尔减操作，将十个小圆柱体从大实体中减去，挖出支架底面上的孔，如图2-60所示。

     至此，整个支架模型即告完成。

     2.4 输入输出几何模型
    
     Patran是一个开放性的软件，其可以通过自己的接口，与其它众多的CAD系统进行交互，共享模型。Patran可以直接读入许多其它CAD软件建立的模型，同时也可以将自己的模型输出，共其它软件使用，这给实际的工程应用带来的很大的方便。
    
     模型的输入输出通过Patran的【File】菜单实现。打开Patran的【File】菜单，可以看到有【Import】和【Export】两项，单击【Import】项，可打开输入模型对话框，单击【Export】项，可打开输出模型对话框。下边就分别介绍模型的输入输出。
    
     2.4.1 输入几何模型
    
     一般来说，当要输入一个模型时，应先新建一个空的Patran数据库，再由菜单【File】→【Import】打开输入模型对话框输入模型，如图2-61所示。

      该对话框右上部有两个选项“Object”和“Source”，“Object”对应的下拉式按钮菜单中选择“Model”项，则表示要输入模型。“Source”项对应的下拉式菜单中列出了Patran支持的所有输入格式或接口。在Patran中读入几何模型可分为三个层次：采用相同的CAD软件建模核心的（如ACIS、Parasolid xmt）、专用的CAD软件接口（如CATIA、Pro/E）、通过标准的数据交换格式（如STEP、IGES）。
    
     Patran中支持的专用CAD软件接口包括“CADDS 5”、“CATIA”、“EUCLID 3”、“Pro/ENGINEER”和“Unigraphics”。Patran支持的标准数据交换格式包括“Express Neutral”、“IGES”、“MSC.Nastran.Input”、“MSC.Patran.DB”、“Neutral”和“STEP”。“Express Neutral”文件是直接从 CAD读入几何模型时可产生的中性文本文件，如MSC.Aries；“MSC.Nastran.Input”文件是Nastran的标准输入文件.BDF；“MSC.Patran.DB”是Patran的数据库文件。
    
     也可以对每种输入格式或接口的具体选项进行设置，例如，选用CATIA接口，在模型输入对话框中会看到按钮，打开该按钮即可进行输入选项设置。当模型输入完成后，Patran会给出一个模型统计报告表，显示所输入模型的几何统计信息。下面，就以输入一个CATIA模型为例，来说明整各输入过程。
    
     1）由菜单【File】→【Import】打开输入模型对话框；
    
     2）由“Object”和“Source”选项确定要输入的是CATIA模型，即在“Object”中选择“Model”在“Source”中选择“CATIA”；
    
     3）由按钮打开输入参数设置面板，进行相关参数设置，如图2-62所示；

     4）选择所要输入的文件，单击按钮，输入几何模型。此时，Patran会弹出一个窗口显示正在进行的工作；
    
     5）Patran弹出一个模型输入报告，如图2-63所示，输入完成。

     2.4.2 输出几何模型
    
     在Patran中既可以输入几何模型，也可将当前模型输出，输出的格式包括“IGES”、 “Neutral” 、“Parasolid xmt”和“STEP”。由菜单【File】→【Export】打开输出模型对话框，如图2-64所示。

      在模型输出对话框中，通过“Format”项选择输出格式，设对应的按钮打开的参数设置面板设置输出参数。并选择好文件存储路径，即可将当前模型输出为指定格式。
    
     2.4.3 修复损坏文件的一种方法
    
     一般来说，Patran的数据库文件.db是不会出现问题的，非常安全可靠，但如果由于某些原因，.db文件不能正常打开，则不妨使用文件输入的方式，将该数据库文件通过【File】→【Import】输入，则可能会修复其中的错误，重新找回丢失的数据，挽回损失。
    
     2.5 其它几何操作
    
     对于几何建模来说，仅有前面介绍的“Create”和“Edit”还是远远不够的，还有一些平时经常用到的几何操作方法，如复制、镜像、显示几何信息等，都是非常重要的，所以，下面就对Patran中的这些功能加以介绍。
    
     2.5.1 删除（Delete）
    
     删除操作是编辑修改几何模型中经常要用的，在【Geometry】面板中，在“Action”项对应的下拉式按钮菜单中选择“Delete”，则其下方仅会出现“Object”项。删除操作的对象是在几何操作中可创建的所有对象元素，在“Object”项中可以看到：有“Any”、“Point”、“Curve”、“Surface”、“Solid”、“Coord”、“Plane”和“Vector”，其中，“Any”指所有可删除的对象，其它选项则是指只删除该类对象。至于对象的选择，请参见附录A MSC.Patran中数据的输入方法。
    
     2.5.2 显示信息（Show）
    
     在几何操作中，随时了解各种对象的各种信息，比如位置、尺寸、方向等是非常重要和必要的，Patran中专门提供了“Show”这一工具。在【Geometry】面板中“Action”项对应的下拉式按钮菜单中可以看到，其对应的面板如图2-65所示。

     “Show”的对象涵盖所有的几何元素，包括点、线、面、实体、平面、矢量和坐标系，由于涉及内容较多，所以下边以列表形式给出，分别说明“Show”对各种几何体的功用。

     1. 显示点的信息（Point）。在“Object”选项中选择“Point”，“Info”中各项的功能如表2-4所示。 

    2.5.3 根据以有几何对象创建新的几何对象（Transform）
    
     Transform是非常重要而且常用的功能之一，它可以通过对已有几何元素进行移位（阵列）、旋转（阵列）、缩放、镜像等操作来创建新的几何对象。在【Geometry】面板中“Action”项对应的下拉式按钮菜单中选择“Transform”，可以看到该操作能对应各种几个元素，如图2-66所示。

     “Transform”对应的操作对象包括点、曲线、曲面、实体、坐标系、平面和矢量，而各对象对应的操作方法也比较类似，即通过如平移、旋转、镜像、缩放等方法来创建新的几何。所以，下边以方法为主线，来介绍各种方法对各种几何对象的操作。
    
     1. Translate是用平移的方法创建几何对象。其对应的对象包括点、曲线、曲面、实体、坐标系、平面和矢量，如表2-11所示。

 

     2.5.4 检查（Verify）
    
     在【Geometry】面板的“Action”项中，“Verify”用来检查曲面的边和B-rep实体，其用来消除曲面间的裂缝和实体中一些不合法的边，如图2-67所示。“Verify”对应的项有两个，“Surface”和“Solid”。
    
     “Verify”的作用是显示曲面的“free”边和“non-manifold”边。“free”边是指只属于一个曲面而没有第二个曲面来与之共享的边，“non-manifold”边则正好与自由边相反，其是指由多个面共享的边。在Patran中，“non-manifold”边作为曲面模型或一般实体模型的边是合适的，但作为“B-rep”实体模型的边却是非法的。

 

      操作时，“free”边和“non-manifold”边都会以高亮度显示，同时，用相应的图形标志表示出来，比如空心圆、实心圆等。单击，会弹出如图2-68所示的控制面板，用来控制边线的显示。

     通过“Verify”操作，即可知道曲面、实体边的情况，从而可以消除错误，为建立良好的有限元模型打好基础。
    
     2.5.5 联结（Associate）
    
     联结是将一个几何对象“镶嵌”到另一个几何对象中去。比如将点镶嵌到曲线、曲面上，将曲线镶嵌到曲面上等，如图2-69所示，这样的点、线称为硬点、硬线。镶嵌也是为了建立有限元模型时进行网格划分的方便。在进行网格划分时，有时需要控制结点的分布，例如，需要在曲面内部的某点处施加载荷，那么，就先在该位置创建一个点，并通过“Associate”将该点联结到曲面上，则在划分网格时，就可以准确地在该点处生成一个节点。再如，两个曲面呈“丁”字形对接时，也需要将作为交线的曲面A的边联结到曲面B上，使得在划分网格时，两曲面上相邻单元的节点都在该交线上。
 

     使用“Associate”可以将点联结到曲线、曲面上，也可以将曲线连接到曲线、曲面上，在【Geometry】面板的“Object”和“Method”中可以选定。被联结的对象会用三角符号表示出来。
     
     2.5.6 反联结（Disassociate）
    
     “Disassociate”的作用与“Associate”正好相反，即将联结的对象拆散，恢复其原貌。因为较为简单，这里就略过了。
    
     2.5.7 重新标号（Renumber）
    
     在实际操作中，往往由于某种需要，要对一些几何对象重新标号，包括点、曲线、曲面、实体、平面和矢量，如图2-70所示。
    
     当对某一类几何的对象进行重新标号时，该类对象的统计信息会显示在面板上，包括模型中该类对象的总数、最小ID号、最大ID号，这些信息可以为重新标号提供重要的帮助。“Renumber”对各类对象的操作基本相同，也比较简单，所以在这里就不详细叙述了。

          
     2.6 本章小结
    
     本章围绕Patran的几何建模功能，主要介绍了Patran界面各部分的功能及使用特点，各种几何元素，如点、线、面、实体、平面、矢量、坐标系等的创建和编辑，同时介绍了与几何相关的一些内容。Patran可以读入其它CAD系统的模型，也可以输出模型到别的系统，这些内容在本章也进行了介绍。如果还有不明了的地方，请查阅相关手册。