CATIA中曲面外形分析

曲面外形分析

CATIA 提供了丰富的曲面外形分析功能对曲面进行分析，包括反射线，高亮分析、面上曲率分析、斑马线分析等功能。本文将对上述各项分析功能进行介绍。

1 反射线

反射线（Reflection Line），通过建立一组平行的直线，用这组直线模拟霓虹灯，将光线照射到曲面上，形成一系列的反射线，由此分析曲面的形状。

首先需要选择要进行分析的曲面。接着在【Shape Analysis（外形分析）】工具栏中选择【反射线】功能，弹出【Reflection Lines】对话框。在对话框中，Neons栏目可以设置反射线的密度及数量。在输入栏中设定反射线的数量，

在输入栏中设定反射线的间距。单击对话框中的按钮，可以将指南针移动到曲面上方。如图1所示。

图1

在Eye栏目中列出了反射线的入射角度。屏幕视角，以屏幕垂直的方向将光线投射到曲面上，旋转曲面，可以观察到反射线的变化，如图2所示是两个不同视角的反射线。

图2

指南针方向，以指南针的方向作为入射光线的方向，调整指南针的方向，可以改变反射线，如图3所示。

图3

在反射直线上单击右键，弹出如图4所示的菜单，选择Keep this reflection line 可以将当前所选择的直线在曲面上的所有反射线保留成为曲线，如图5所示。选择Keep all reflection lines可以将所有反射线保留。

图4

图5

2 拐点曲线

拐点曲线（Inflection line），可以江曲面上曲率为0的点连接成曲线。拐点曲线两侧的曲率方向相反。在【Shape modification（外形修改）】工具栏中选择

拐点曲线功能，弹出如图6所示的对话框。首先需要选择要进行分析的曲面，曲面显示的拐点曲线，如图6所示。

图6

有两种方法可以建立拐点曲线。：用指南针的底平面切割曲面，

在形成的交线上分析曲线的拐点，形成的该点连成拐点曲线。旋转指南针，可以形成不同的拐点曲线。如图7所示，是指南针在不同方向所产生的拐点曲线。

：按照曲面的参数方向，建立拐点曲线，如图8所示。这种方式建立

的拐点曲线是唯一的。

图7

图8

3 高亮分析

高亮分析（Highlight Lines Analysis），可以在曲面上建立一系列曲线，这些曲线是曲面的法向或者切向与指南针方向保持一定角度。在【Shape Analysis（外

形分析）】工具栏中的高亮分析功能，弹出如图9所示的对话框。

图9

选择需要分析的曲面后，指南针移动到曲面上，并出现高亮线，如图10所示。

图10

高亮分析有两种方法。（相切），曲面的切向与指南针的方向所成的角

度为某一角度的曲线。旋转指南针，可以建立不同的高亮曲线。如图11所示是两个不同指南针方向的高亮曲线。（法向），曲面的法向与指南针的方

向所成的角度为某一角度的曲线。如图1-509所示是指南针在不同方向的高亮曲线图

图11

图12

在Angle pitch（角度步距）输入栏中设定需要指定的角度。设定的角度值越小，建立的高亮曲线就越密集。如图13所示，左图设定的角度值为5，右图设定的角度值为30。在高亮曲线上单击右键，弹出如图14所示的菜单，选择Keep this highlight line（保留这条高亮线），可以将当前的高亮曲线转换为真正的曲线，选择Keep all highlight lines（保留所有的高亮线）可以将所有的高亮曲线转换曲线

图13

图14

4 面上曲率分析

面上曲率分析（Surfacic Curvature Analysis），是在曲面上分析曲率的分布情况。曲率分析需要在【材料模式】下才能起作用。在【Shape Analysis（外形分析）】工具栏中选择【面上曲率分析】，弹出如图15所示的对话框。

图15

选择需要进行分析的曲面，出现分析预览，可以在色带显示对话框中编辑调整颜色显示，如图16所示，曲面上不同的颜色代表了不同的曲率分布。

图16

在Type（类型）下拉框中列出了曲面分析的5种方式：

o Maximum：最大曲率。曲面在一点具有一条法线，通过该法线的平面有无数多个，每一个平面与曲面有一条交线，所有的交线在该

点处的曲率的绝对值的最大值就是曲面在该点的最大曲率。最大曲

率可正可负。

o Minimum：最小曲率。按照制作Maximum的方法求取曲面上一点的所有曲率，其中的绝对值最小的是曲面在该点的最小曲率。最小

曲率可正可负。

o Gaussian：高斯曲率。其数值按照下述公式求得：

，其中G表示高斯曲率，Max 表示最大曲率，Min表示最小曲率，Sgn是符号函数，如果变量为

负，那么Sgn的值为-1，如果变量为非负，Sgn值为1。

o Limited：是用一个曲率半径的数值为边界，将曲面上的曲率划分为两部分。需要在Analysis Options中设置曲率半径的数值。如图

17所示。

o Inflection Area：如果最大曲率和最小曲率的方向（符号）相同，那么该区域显示为绿色，如果相反，显示为蓝色。

图17

5 斑马线分析

斑马线分析（Isophotes Mapping analysis），可以用等距离的黑色条纹，观察条纹在曲面上的反射情况，从而分析曲面的状态及品质。这种分析同样需要在【材

料模式】下进行。在【Shape Analysis（外形分析）】工具栏中选择斑马线分析工具栏，弹出如图18所示的对话框。

图18

选择需要分析的曲面，在曲面上出现斑马线。在Mapping Type（映射类型）中

列出了两种映象的模式，圆柱方式，如图19所示，圆球方式，如图20所示。

图19 图20

在对话框中按下按钮，可以对当前窗口中的所有曲面进行分析。按下按钮，可以以指南针的方向作为光线投射的方向，如同21所示。改变指南针的方向，

斑马线显示也随着改变。按下按钮，可以以屏幕的视角为投射方向，如图22所示。转动造型，可以观察到不同的斑马线显示。在对话框中拖动滑块，可以调整斑马线的数量、粗细以及渐变等参数。