UG三维建模技术在桥梁结构制作中的作用

【导读】
摘 要:太原市南中环汾河桥拱座的外形不规则,拱座外壁为钢板,属于异形结构,制作精度要求极高,运用传统的方式放样困难且达不到精度要求。为了加快放样速度,提高放样精度
  摘 要:太原市南中环汾河桥拱座的外形不规则,拱座外壁为钢板,属于异形结构,制作精度要求极高,运用传统的方式放样困难且达不到精度要求。为了加快放样速度,提高放样精度,利用UG软件中的钣金展开功能对拱座外壁钢板进行精确的实体建模放样。通过UG软件的应用,使得异形弯曲钣金件的放样过程变得简单易行。


  1 工程概况
  太原市南中环桥位于太原市长风新区南端,跨越汾河,主桥采用钢叠合梁组合式系杆拱体系,跨径组合60m(边跨)+180m(中跨)+60m(边跨),主桥立面如图1所示。
 
图1 主桥立面
 
  主桥中跨跨中92m梁段采用钢叠合梁,梁高3.0m,主桥边跨60m及主桥中跨44m梁段采用混凝土箱梁,梁高3.0~6.5m。主桥标准段宽度为52.5m,跨中宽度为71m。由于主、副拱肋均向外倾斜,副拱在拱座处逐渐收至与主拱融为一体的形态,因此拱座的外形不规则。拱座高8.23m,纵桥向尺寸12.96m,横桥向尺寸3.5m,向外倾斜,三维效果如图2所示。因此,拱座外壁板的制作精度要求极高。为此采用UG对拱座进行实体建模,对外壁板进行精确放样。
 
图2 拱座效果

2 UG三维建模的应用
  UG(Unigraphics的简称)NX是制造行业的高端软件之一,是UGPLM Solution公司针对产品生命周期管理(plm)提出的适用于完整产品工程的解决方案,涵盖了产品的设计、分析、加工、工程协同及产品数据管理。目前,UG NX已被广泛应用于汽车、航空、航天、机械、消费品、医疗仪器等领域,使用该软件从事工业设计、机械设计、概念设计、数字化仿真和生产制造的工作,对推动技术创新发挥着重要的作用。
 
3 UG软件应用到拱座外壁板工艺设计步骤
3.1 拱座外壁板的三维建模
  拱座外壁板三维建模之前,必须形成成熟的施工工艺方案,在建模的过程中使三维建模与施工工艺充分结合。依据设计图纸,结合施工工艺方案,将拱座外壁板分成8块(图3)。利用UG建模,根据二维施工图纸,创建拱座三维模型。完成后的实体拱座见图4。
 
图3 拱座外壁板分块
 
 
图4 拱座UG建模
 
3.2 抽取片体UG的展开功能仅限于对片体的展开,所以在展开之前,首先抽取需要展开的外壁板,如图5、图6所示。
 
图5 准备抽取的片体
 
图6 抽取后的片体
 
3.3 片体的展开
  抽取好的片体在UG中利用其钣金模块成形展平的自动展开功能,可完成钣金零件的自动展开。对于展开后板料的形状和大小,均可通过自动计算获得,因此拥有高速、高精度、零错误率以及操作简捷的优点。图7为展开流程。
 
图7 抽取后的片体展开流程
 
3.4 利用制图功能进行三维向二维的转化
  利用UG的制图功能将三维视图转化,为向AUTO/CAD格式转化做准备。一般情况下,展开以后的图形可能在空间的任意角度,因此,可采取先将展开以后的图拉伸成体,然后利用装配功能将此创建为单独的部件。相关流程见图8。  
 
图8 装配流程
 
  视图转化完成后,在XY平面内创建一个长方体,利用装配中的配对功能将此部件装配在XY平面内,如图9。完成以上步骤后即可得到投影图。
 
图9 装配该部件
 
3.5 UG格式向CAD格式的转化
  为了便于下料加工制作,把UG里零件转变成套料程序可识别的CAD制图格式。转化后的零件见图10。至此,通过上述方法即完成了拱座外壁板的精确放样。
 
图10 导出的图形
 
4 结 语
  通过南中环桥拱座外壁钢板的制作,结合使用UG强大设计制作功能,利用UG三维设计给现代桥梁制造提供一种更经济、更高效的建造技术。  
  1)采用UG软件进行钣金零件的辅助设计,可彻底地将工程师从零件图和展开图绘制的烦恼中解脱出来,与传统的设计过程相比更直观、更高效;  
  2)UG软件还提供了针对AutoCAD等其他软件的数据接口,使这些软件能与UG相互交换数据。
 

  • 2019-04-28 10:08
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