3几何模型的布尔运算

1、2.3几何模型的布尔运算创建复杂的几何模型，可运用布尔运算对模型进行加工和修改。无论是自顶向下建模或是自底向上建模 创建的图素都可进行布尔运算，通过简单的几何模型进行一系列布尔操作可创建复杂的模型，使得建模较 为容易和快捷。对于包含退化的模型，有时布尔运算是无法完成的。对于已经划分网格的图素不能进行布尔运算，在操 作前应清除网格，否则提示错误信息；同样地，如果定义了荷载和单元属性，在布尔运算后这些属性不会 转换到新图素上，需重新定义。2.3.1 布尔运算的设置（1）布尔运算的一般设置命令：BOPTN, Lab, ValueLab -控制参数，其值可取为以下各项之一：DEFA -恢复各选项的缺省

2、设置。STAT -列表当前的设置状态。KEEP -删除或保留输入图素选项。NUMB -输出图素编号警告信息选项。NWARN -警告信息选项。VERSION -布尔操作兼容性选项。Value -各禾Lab对应不同的 Value ：当Lab=KEEP 时：Value=NO （缺省）则删除输入图素；Value=YES则保留输入图素。当Lab=NUMB 时：Value=0 （缺省）则不输出编号警告信息；Value=1则输出编号警告信息。当Lab=NWARN 时：Value=0 （缺省）布尔操作失败时产生一个警告信息；Value=1布尔操作失败时不产生警告信息。Value=-1布尔操作失败时产生一个错误

3、信息。当Lab=VERSION 时：Value=RV52 （缺省）激活 5.2版本兼容性选项； Value=RV51 激活5.1 版本兼容性选项。该命令的全部缺省设置是操作失败产生一个警告信息，删除输入图素，不输出编号警告信息，使用5.2版本布尔兼容性选项。该命令可多次设 置，以便确定各个 Lab及其Value 。设置保AINA, 1,2不保AINA. 1,2（缺省设置）生成A3A和A2不变,A生成A3A1和A2自动删除（2）布尔运算的容差设置命令：BTOL, PTOL其中PTOL为点重合容差，缺省为 1E-5。在布尔操作时，如果点之间的距离在此值范围之内，则认为这些点是重合的。放松此值则会增

4、加运算时 间和存贮需求，但会使较多的布尔运算成功；尽管如此当模型的拓扑关系比较复杂时，仍有可能不能完成 布尔运算，此时应改变模型的创建方法以求能够完成布尔操作。PTOL=DEFA 时，则恢复缺省设置；PTOL=STAT 时，则列表输出当前设置。2.3.2 交运算 Intersection交运算就是由图素的共同部分形成一个新的图素，其运算结果只保留两个或多个图素的重叠部分。交运算分为公共相交和两两相交两种。公共相交就是仅保留所有图素的重叠部分，即只生成一个图素， 当图素很多时可能不存在公共部分，这时布尔运算不能完成。两两相交是保留任意两个图素的公共部分， 有可能生成很多图素。公共交运算对图素没有

5、级别要求，即任何级别的图素都可作公共交运算，而不管其相交部分是何级别的 图素。例如线、面、体的两两与相互交运算都可；再如体的交运算中，其相交部分可以是关键点、线、面 或体等。两两相交运算则要求为同级图素，但相交部分可为任何级别的图素。例如只能作线与线（相交部分可为 关键点、线）、面与面（相交部分可为关键点、线、面）、体与体的两两相交（相交部分可为关键点、线、 面、体）。交运算完成后，输入图素的处理采用BOPTN的设置。命令r功能可能生成的新图索L.INL线线相交运算关键点，城AINA面面相交运算关键点，线，面VINV体体相交运算关键点.线.而，体"1LINA线面相交运算关键点，线Al

6、 NV面体相交运算关键点，线，面NV线体相交运算关键点，线以上为公共相交命令，以下为两两相交命令L1NP线线两两相交运算关键点，线AINP面面两两相交运兑关键点，线，面VINP体体两两相交运算关键点，线，面，体(1)同级图素相交运算线线相交：LINL, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, NL7, NL8, NL9面面相交：AINA, NA1, NA2, NA3, NA4, NA5, NA6, NA7, NA8, NA9体体相交：VINV, NV1, NV2, NV3, NV4, NV5, NV6, NV7, NV8, NV9其中NX1NX9为相交图素的编号，NX1可以

7、为P、ALL或组件名(其中X表示L、A或V) (2)不同级图素相交运算线面相交：LINA, NL, NA面体相交：AINV, NA, NV线体相交：LINV, NL, NV其中NL为相交线号，NA为相交面号，NV为相: 实际应用造成一定的不便。(3)同级两两相交运算线线两两相交：LINP, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, N面面两两相交： AINP, NA1, NA2, NA3, NA4, NA5, NA6, 体体两两相交： VINP, NV1, NV2, NV3, NV4, NV5, NV6,其中NX1-NX9为相交X的编号，NX1可以为示例：线相交国本号。被交图

8、素不能为ALL或组件名，这对L7, NL8, NL9NA7, NA8, NA9NV7, NV8, NV9P、ALL 或组件名(其中 X 表示 L、A 或V)。(_2 / /L f/吗/:'Lff /IZ /I V/听生成关键点j新生成线面相交:体相交:新体线与面相交:面与体相交:线与体相交:多线相交:多体相交:斯伟(4)交运算的命令流示例 a.线相交任意创建一组线，分别作交运算和两两相交运算，命令流如下/prep7*do,i,1,20*if,mod(i,2),eq,0,then!进入前处理!利用DO循环创建关键点!如果I能被2整除则执行下面命令k,i,2*i,4*else!创建坐标为(

9、2*i,4)的关键点!否则(I不能被2整除)k,i,2*i,-4*endif!创建坐标为(2*i,-4)的关键点!结束IF语句*enddo!结束循环语句*do,i,1,19 $l,i,i+1l,2,19 $l,1,20$*enddo !利用循环创建线LINL,allLINP,ALL!作多线相交运算，由于没有公共部分不能运算(指所有线的公共部分)!作线两两相交运算，生成许多关键点，且删除了输入线!如果在执行LINP之前，设置BOPTN,KEEP,YES 则输入线保留下来求所有线的公共部分:b.绘制一个玫瑰花瓣利用两个圆心分别在 X和丫坐标轴上的圆相交即可得到单个玫瑰花瓣，如用四个圆作两两相交运算

10、 可得到四瓣，命令流如下：/prep7r=1cyl4,r,r $ cyl4,r,raina,allwpoff,3*rcyl4,r,r $cyl4,r,rcyl4,-r,r $cyl4,-r,r进入前处理定义变量R创建两个圆面作面相交运算（即以上两个圆的公共部分） 移动工作平面（避免覆盖，以利观察） 创建四个圆面asel,s,loc,x,2*r,4*r!用坐标选择刚刚创建的四个圆面ainp,all asel,allaplot作面两两相交运算选择所有面!显示面c.两端为球面的圆柱体设球体直径与圆柱体全高相同，命令流如下:d.两球体、两圆柱体、两棱柱体相交、两圆锥体、两环体相交CYL4,8,2,6$

11、RPR4,5,16,2,6!创建圆柱体和棱柱体/prep7!进入前处理r=3$ h8!设置圆柱体半径和高度sph4,h/2创建半径为 H/2的球体wpoff,-h/2沿Z轴移动工作平面cyl4,r,h创建半径为R高度为H的圆柱体VINV,all作体相交运算/PREP7进入前处理SPH4,2$SPH4,1,2创建两球体con4,24,2,6$torus,0.5,4创建圆锥体和环体WPROTA,90移动工作平面torus,0.6,4创建环体WPOFF,3,-3!旋转工作平面CYL4,8,2,6$ RPR4,5,16,2,6!再创圆柱体和棱柱体con4,24,3,6!创建圆锥体VINP,ALL!进行

12、体相交操作/PREP7!进入前处理torus,1,4 $con4,10,2,6!创建环体和圆锥体WPROTA,90!旋转工作平面torus,1,4!创建与上一环体相同但垂直的环体WPOFF,3,-3!移动工作平面特殊位置（高度一半）con4,10,2,6!创建与上一圆锥体相同但垂直的圆锥体vinv,1,3!生成两个面素，不是期望的。两环体有四个退化点vinv,2,4!无法完成操作，两锥体有两个退化点2.3.3 力口运算 Addition加运算是由多个几何图素生成一个几何图素，而且该图素是一整体即没有接缝”（内部的低级图素被删除），当然带孔的面或体同样可以进行加运算。加运算仅限于同级几何图素，而

13、且相交部分最好与母体同级，但在低于母体一级时也可作加运算。如体 与体的相加，其相交部分如为体或面，则加运算后为一个体；如相交部分为线，则运算后不能生成一个体， 但可公用相交的线；如相交部分为关键点，同样加运算后公用关键点，但体不是一个，不能作完全的加运 算。如面与面相加，其相交部分如果面或线，则可完成加运算。如果相交部分为关键点，则可能生成的图素 会有异常，当然一般情况下不会出现这种加运算。加运算完成后，输入图素的处理采用BOPTN的设置。如采用缺省设置，则输入图素被删除。加运算有2个命令，即AADD,VADD。线合并LCOMB命令不能算布尔加运算，其命令说明详见前 面创建线部分。(1)加运算

14、命令面力口运算：AADD, NA1, NA2, NA3, NA4, NA5, NA6, NA7, NA8, NA9体力运算：VADD, NV1, NV2, NV3, NV4, NV5, NV6, NV7, NV8, NV9其中NX1NX9为相加图素的编号，NX1可以为P、ALL或组件名（其中X表示A或V）。a.单圆柱墩和基础/prep7a=3 $h1=2 $r=0.6 $h=6 blc5,a,a,h1! cyl4,r,h1+hwpoff,h1 $cyl4,r,hVADD,all进入前处理!定义参数创建长方体此命令与下面两条命令结果不完全相同。2该命令在VADD后将在长方体底面有一圆面产生。移动

15、工作平面并创建圆柱体1作体加运算方法1-相加后底面没有圆面:方法2: 左一相加前，右 一相加后，底面出现一个圆面:b.圆端形桥墩断面/prep7a=6 $b=1.5cyl4,b/2 $cyl4,a-b,b/2rectng,a-b,-b/2,b/2aadd,all进入前处理!设断面全宽和厚度参数!在不同位置创建两个圆面创建矩形面作加运算，生成一个只有外边界线的圆端形面12.3.4 减运算 Subtract减运算就是 删除"母体中一个或多个与子体重合的图素。与加运算不同的是减运算可在不同级图素间进 行，但相交部分最多与母体相差一级；例如体体减运算时，其相交部分不能为线，为面或体均可完成运

16、算。 减运算结果的最高图素与母体图素相同。减运算完成后，输入图素的处理可采用BOPTN的设置，如采用缺省设置，则输入图素被删除。也可不采用BOPTN的设置，而在减运算的参数中设置保留或删除，该设置高于BOPTN中的设置，并且减图素和被减图素均可设置删除或保留选项。减运算在处理相交图素时可选择共享或分离两种方式。由于减运算可在不同等级图素间进行，其命令较多。（1）同级图素减运算线线减运算：LSBL, NL1, NL2, SEPO, KEEP1, KEEP2面面减运算： ASBA, NA1, NA2, SEPO, KEEP1, KEEP2体体减运算： VSBV, NV1, NV2, SEPO, K

17、EEP1, KEEP2Nx1,Nx2 -被减图素编号和减去图素编号。Nx1也可为ALL或组件名（x可为L,A,V ）。SEPO -确定NX1和NX2相交图素的处理方式。SEPO=blank （空，缺省）则新生成的图素共享该相交图素；SEPO=SEPO 则新生成的图素分开是各自独立的，但位置上是重合的。KEEP1-确定NX1是否保留控制参数。KEEP1=0 或空（缺省）则使用 BOPTN 中的设置；KEEP1=DELETE 删除NX1图素（高于 BOPTN设置）KEEP1=KEEP 保留NX1图素（高于 BOPTN中设置）KEEP2 - 与KEEP1 类似用于 NX2。示例：线与线相减面与面相减

18、两个新面体与体相减(2)不同级图素减运算线减面运算：LSBA, NL, NA, SEPO, KEEPL, KEEPA线减体运算：LSBV, NL, NV, SEPO, KEEPL, KEEPV面减线运算： ASBL, NA, NL,KEEPA, KEEPL面减体运算： ASBV, NA, NV, SEPO, KEEPA, KEEPV体减面运算： VSBA, NV, NA, SEPO, KEEPV, KEEPA其中NL ,NA,NV -线、面、体编号，也可为 ALL或组件名。其余参数意义类似于同级图素减运算 命令中的说明。示例：线减面运算:线与体相减:面与体相减:面与线相减:蒋个新而体与面相减:

19、（3）减运算的命令流示例a.井子框架线先创建通长的两组线，然后分别相减，生成相交部位存在关键点及其之间的线。/prep7!进入前处理*do,i,1,10 $k,2*i-1,i $k,2*i,11,i$l,2*i-1,2*i $*enddo !生成一组水平线（10 条）cm,ls1,line!定义名为LS1的组件lsel,none!选择线的空集*do,i,1,10 $k,50+2*i-1,i,1$k,50+2*i,i,10!生成一组竖直线（10 条）l,50+2*i-1,50+2*i $*enddocm,ls2,line!定义名为LS2的组件lsel,all!选择所有线lsbl,ls1,ls2,

20、KEEP,keep !作LS1-LS2 运算，并保留 LS1和LS2选择集中的线；!运算结果将 LS1的线全部打断，但 LS2中的仍为通长线lsbl,ls2,ls1! 再彳LS2-LS1 运算，并删除 LS1 和 LS2 ;!运算结果将LS2的线全部打断，但相交处有重合关键点nummrg,kp!合并重合的关键点!最终生成相交处存在关键点，及关键点间的多条短线。该命令相当于线切 分线。建横各条 创纵线10线竖井留线 全断线长 横去，保横 线打竖通 用减线且纵 横部但为线第二次LSBL后:S2£45G536。G2百46G_?017tszHAlitUflIM112LaAisiae"

21、;L_ie用竖线 减去横U10'Si9eLQ3IDSLQBLae1££2901£线,并 删除纵 横线.13119ZE8? S8LL»|1«2L&Mlei工酊14口19£需株396 ：2£Q揶督34，*口田孝4，BE工卯12竖线全 部打断.9jZ41IIIn ass»99出"“3 jBH9 1田MEtai ；197107113，50464A031G6r5zT68_ :184(bq_106_8可以看5XNNW153194liSZ31117 ：工早3工“上寸“_6到很多 重合的3111173*f

22、l£IZ7XB91B：1193*i?51371394关犍点1513555763656765_：Y义并合索 到叉格合重图 得交网线巴5Z54SCS8G0G2£466CE7C_201795113114111G11£117119119120：?£181533 .1CS，口电107LOS109L10111112341g13B1979899100LiL3ZL031C4321411258gjo9J.32939金9E96an129Z78，8Z口3y_P2_swZS107254346497Z74,67B8。£685E3K45717375_7779E4_6321

23、37g4575038汩卜。41Z?41 YL口髀557U867_2X合并重合图素后:b.新月形面（面减面）利用两个圆面作减运算即可得到新月形面。/prep7!进入前处理cyl4,2 $cyl4,-1,2!创建两个圆面asba,1,2!生成上弦月形!asba,2,1!生成下弦月形进入前处理!设定柱坐标系及变量!在柱坐标系中创建关键点创建部分圆柱面!设定直角坐标系，移动和旋转工作平面在工作平面内创建面相当于切柱面，其相交部分的关键点和线是两个新面共享 相当于切分柱面，即切而分开，相交部分的关键点和线是c.将柱面分为两部分（面切分面）/prep7csys,1 $r=2 $cta=150$z=6k,1

24、,r $k,2,r,cta $k,3,r,z $k,4,r,cta,za,1,2,4,3csys,0 $wpoff,3 $wprota,30blc5,8,8asba,1,2!asba,1,2,SEPO成对的上例中，如果使用最后一句：asba,1,2,SEPO ,且用/shrink,0.1显示：（shrink -将单元收缩，可以看的更清楚）d.具有多边形柱空心的球体（体减体）/prep7!进入前处理sph4,2!创建半径为 2的实心球体wpoff,-3$rprism,6,7,1.5!移动工作平面并创建 7边形棱柱体VSBV,1,2!用球体减棱柱体2.3.5用工作平面切分图素 Subtract用工

25、作平面切分图素实际上是布尔减运算，即图素（线、面、体）减工作平面的运算（相当于LSBA,ASBA, VSBA命令），但工作平面不存在运算后的删除问题，且利用工作平面不用预先创建减去的面，因 此在很多情况下非常方便。这里的切分也存在 仅切不分”和切而分”两种情况，前者将图素用工作平面划分为新的图素，但与工作平面相交部分是共享的，或者说是粘”在一起的；而后者则将新生成的图素分开，是各自独立的，在同位置上存在重合的关键点、线或面。在网格划分中，常常将图素切分（仅切不分），以得到较为理想的划分 效果。切分运算完成后，输入图素的处理采用BOPTN的设置，如采用缺省设置，则输入图素被删除。也可不采用BOP

26、TN中的设置，而强制保留或删除。该类运算命令仅有 3个，即LSBW、ASBW、VSBW ,格式如下：切分线命令：LSBW, NL, SEPO, KEEP切分面命令：ASBW, NA, SEPO, KEEP切分体命令： VSBW, NV, SEPO, KEEP其中：NL ,NA,NV -线、面、体编号，也可为 ALL、组件名或 P （在GUI中拾取）。SEPO -同2.3.4中的命令参数说明。为空（默认）即切而不分，为 SEPO即切而分。KEEP -同前面KEEP1 说明。进入前处理创建球体创建圆柱体和棱柱体创建圆锥体和环体旋转工作平面切分所有体移动工作平面并切分其余体示例：(1)体的切分 /p

27、rep7 SPH4,2CYL4,8,2,6$RPR4,5,16,2,6CON4,24,2,6$TORUS,0.5,4 wprota,90 vsbw,all*do,i,1,3wpoff,8vsbw,all*enddo进入前处理/prep7创建环面wprota,90 asbw,allcyl4,1,2旋转工作平面到与面垂直的位置 切分环面为2部分循环切分面，将面 12*do,i,1,5 $wprota,30 $asbw,all $*enddo(2)面的切分!将一环面分为 12(3) 切分长方体!将一长方体切分为10份/PREP7 $blc4,1,2,20!进入前处理*do,i,1,9 $wpoff,

28、2 $vsbw,all $*enddo !移动工作平面并切分体2.3.6 分割运算 Partition分割运算是将多个同级图素分为更多的图素，其相交边界是共享的，即相互之间通过共享的相交边界连 接在一起。分割运算与加运算类似，但加运算是由几个图素生成一个图素，分割运算是由几个图素生成更 多的图素，并且在搭接区域生成多个共享的边界。分割运算生成多个相对简单的区域，而加运算生成的是 一个复杂的区域，因此分割运算生成的图素更易划分网格。分割运算不要求相交部分与母体同级，相差级别也无限制。例如体的相交部分如果为关键点，进行分割 运算后，体可以通过共享关键点连接起来。面的相交部分如果为线，则共享该线并将

29、输入面分为多个部分,分割运算容许不共面。可以认为，分割运算包含了搭接运算，在建模过程中使用分割运算即可。分割运算完成后，其输入图素 的处理方式采用 BOPTN中的设置。分割运算只有3个命令如下：LPTN, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, NL7, NL8, NL9APTN, NA1, NA2, NA3, NA4, NA5, NA6, NA7, NA8, NA9VPTN, NV1, NV2, NV3, NV4, NV5, NV6, NV7, NV8, NV9其中NX1NX9为分割图素的编号，NX1可以为P、ALL或组件名（其中 X表示L、A、V）。(1)线分割线分割L

30、PTN、线分类LCSL及线搭接LOVLAP/PREP7*DO,I,1,10 $K,2*I-1,I$K,2*I,11,I$L,2*I-1,2*I*DO,I,1,10 $K,50+2*I-1,I,1$K,50+2*I,I,10L,50+2*I-1,50+2*I $*ENDDOlPTN,all键点，其通长线成为短线这3个命令相同!进入前处理$*ENDDO!作分割运算，则在所有相交点断开并生成关!设置柱坐标系，并创建弧线设置直角坐标系，并复制弧线创建一条直线复制该直线作分割运算或作分类运算或搭接运算结果相同面分割APTN与面搭接AOVLAP很多情况下是相同的，例如:! LCSL,ALL 或LOVLAP

31、,ALL 均与上述命令结果相同如线不在一个平面内，结果也相同，例如:/PREP7csys,1 $k,1,1$k,2,1,170 $l,1,2csys,0 $lgen,3,all,2k,10,1,-2 $k,11,1,10$l,10,11lgen,4,4,2lptn,all! lcsl,all ! lovlap,all (2)面分割/PREP7CYL4,2WPROTA,90CYL4,2APTN,ALL! AOVLAP,ALL进入前处理创建一圆面旋转工作平面创建一圆面与第一个垂直，其相交部分为线作分割运算生成 4个面作搭接运算结果相同体分割体分割VPTN与体搭接很多情况结果也相同，例如:/PREP

32、7!进入前处理rprism,6,5,1!创建5边形棱柱体cyl4,0.5,1,5!创建圆柱体cyl4,4,1,4!再创建一个没有相交的圆柱体VPTN,ALL!生成3个新体和1个原体! VOVLAP,all!结果同 VPTN命令2.3.7 分类运算 Classify分类计算目前只能在线之间进行，即只有 LCSL命令，其作用是在线的相交点将相交线断开，并生成 新线，缺省时将直接删去原来的相交线。该命令在规则的杆系结构建模中十分方便。分类运算完成后，采用 BOPTN的设置，缺省时将删除输入图素。其结果与LPTN相同。命令：LCSL, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, NL7

33、,NL8, NL9其中NL1NL9 为相交线号。NL1也可为 ALL或P。2.3.8 搭接运算Overlap搭接运算仅限于同等级图素，由几个图素生成更多的图素，并且在搭接区域生成多个共同的边界。体搭接运算相交部分要求与母体同级，例如体相交部分不能为面。但是进一步的操作发现，当面面不在 一个平面内相交时，其相交部分可以比母体低一级，例如面相交部分可以为线；但如果面面在同一平面内 相交时，其相交部分不能为线。但线线相交部分可以为点。因此与分割命令在某些情况下是相同的。搭接运算完成后，其输入图素的处理方式采用BOPTN中的设置。搭接运算只有3个命令如下：线搭接命令：LOVLAP, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, NL7, NL8, NL9面搭接命令：AOVLAP, NA1, NA2, NA3, NA4, NA5, NA6, NA7, NA8, NA9体搭接命令： VOVLAP, NV1, NV2, NV3, NV4, NV5, NV6, NV7, NV8,