1、巧妙利用CAD功能查詢截面物理參數 作為一名工程師，對于 CADCAD 制圖功能是很熟悉的，但是，由于 CADCAD 功能強大，我們對于其他不常用的功能了解甚少！比如面域/質量特性的查詢功能，很少有人關注。特別是在做結構強度校核時，如果你熟悉其用途，可以替代繁瑣復雜的手工計算過程，輕易得到準確的物力參數，而且對于同一個復雜截面，無論操作者是誰，必定會得出唯一的數據，其準確性更是無可非議的，特別適應“結構設計計算書”的制定與審核。 本文將詳細講解利用 CADCAD 功能查詢截面物理參數的方法及各功能的意義。 一、引用 CADCAD 功能的位置如果你的 CADCAD 界面沒有以下快捷圖標，可以鼠標

2、右擊調出 1 1、面域快捷鍵位置：ACADACAD- -繪圖 2 2、并集、差集、交集快捷鍵位置：ACADACAD- -實體編輯 甌AutoCADAutoCAD2020口8 8 文件 g 編輯因視圖插入Q）格式工具（I）繪圖標注如修改 5）窗口卬）幫助州 咽A 3 3、面域/質量特性的查詢快捷鍵位置：工具，查詢一面域/質量特性的查詢 面域 1、含義可以從字面理解其含義：面積的區域; 2、使用方法 （1） 準備一個待查截面 （必需是按 1:1 繪制的、輪廓線連續的圖形）； （2） 鼠標點擊 CAD“面域”圖標； （3） 如同畫“矩形”一樣， 畫一個矩形框， 將待查截面包括到矩形框中， 即取得待查

3、截面中所有封閉圖形的面域。 例如右圖就是取面域操 作后的樣式 文件CFCF）編輯CECE）視國插入格式） 工具 繪國標注&）修改時窗口加幫助時 AutoCADAutoCAD經典 氈單劭SZB0J 工作空間電）選項版 全屏顯示 0 0 律律04 悶胃田園 PyLayerPyLayerV|V|0 01313宅米v 亶善邑亶善邑 同艙同艙00廄廄 d 查詢國） 工距離 我更新字段d d） M M面積 田塊編輯器 外部參照和塊荏位褊輯 *面域/質量特性地） 輯列表顯示4 4） 裊數據徨取區）一一 懼點坐標（X X） 數據鏈接 時向 加載應用程序口 秋春 運行腳本 設置變量比） 顯示圖像QL）

4、新建UCS(JL)UCS(JL) !命名UCSUCSQT).QT). CATCAT標潴區）向導草圖設置望）一一數字仙校通）自定義選項. AutoCAD2D08AutoCAD2D08 CTRL+9 CTRL+OCTRL+O 宏宏| AutoUSFQ)AutoUSFQ) W W拼寫檢查魚） 怏速選擇逗）繪圖欷序必） 3、待查截面取面域后的意義 如上所述：待查截面取面域后，取得待查截面中所有封閉圖形的面域，而不一定是一個面域。可以 用鼠標點擊其中的線段看看：取面域操作如果成功，點擊某一線段時，顯示的是一個面域閉合線； 如果顯示的仍然是線段，說明取面域操作失敗！其唯一原因是待查截面線段不連續！上例所示

5、截面 取面域操作后，獲得 6 個面域，其圖形的幾何意義是：這個待查截面由 6 個面域組成，即由 6 個面域組成的集合，面域拆分后如下圖所示： 差集 1、差集的含義 一個實體面域與非實體面域重疊時，實體面域減去非實體面域與其重疊的部分，所構成的新 實體，稱作差集運算。 2、圖形分析：依據定義，設實體面域為正，非實體面域為負，上圖有重疊的面域是：面域正 1 和負 2,面域正 5 和負 6,面域正 3、正 4 獨立；因此可以作 2 個差集運算。 3、差集運算操作方式 (1) 鼠標左擊實體面域，鼠標右擊確定選擇完成； (2) 鼠標逐一左擊正值面域中包含的所有負值面域； (3) 鼠標右擊確定操作完畢。

6、上例練習： 鼠標左擊面域 1,鼠標右擊確定，鼠標左擊 2,鼠標右擊完成，1、2 面域合為一個面域； 鼠標左擊面域 5,鼠標右擊確定，鼠標左擊 6,鼠標右擊完成，5、6 面域合為一個面域。 4、差集運算的實際意義 經過上述差集運算操作實例，再點擊待查截面時，變為 4 個面域了。其實體意義如右圖所示。 看上去與實際相符，這下可以查詢了吧？不行！因為現在是由 4 個面域組成的實體，必須再進一 步作集合運算，合為一個實體才可以。 四、 并集 1 1、并集的含義 幾個實體面域輪廓合并后所構成的實體，稱作并集運算。 2、并集運算操作方式 很簡單：先鼠標左擊并集圖標，再連續左擊需要合并的實體面域，最后鼠標右

7、擊完成。 3、并集運算的實際意義 此時，將鼠標放到待查截面任意位置時，顯示截面上的最大輪廓線和其中為“空”的所有輪廓線, 逼真地顯示了合并后的實體。 需要說明的是：并集運算操作后，實體輪廓并不一定是連續的。比如組合窗結合處，（下圖受力方 向如果垂直于水平方向時可行），我們可以將其視作一個實體處理。 五、 交集 交集的含義是幾個面域重疊部分組成的一個新面域。與本文無關。 六、 功能解釋說明 上述有關面域、并集、差集、交集的定義、解釋都是為了理解本文而定，并非實際教材中的嚴格定義，所以僅作為參考。 七、 面域/質量特性的查詢 當你對待查截面做了以上實體操作后： 1 1、鼠標左擊工具- 查詢一面域/

8、 /質量特性的查詢； 2、鼠標左擊待查截面任意點； 3、鼠標右擊確定，彈出下圖所示查詢結果AutoCtDAutoCtD文本窗口-D D：大中機美諾二岸含模 2 2（1 1口設計。2222。且（1L51L5tJIAOHA.d”tJIAOHA.d” 編耨建） 命令： 命令：masspiroxi 選擇對豪：找到1 1個 選擇對象: 面域 面積： 周長: 邊界框邊界框; ; 質心: 慣性矩; 慣性枳; 旋轉的桂 XVXV X X Y Y 主力矩與質心的X X- -Y Y方向 I 571.9791571.9791 624.52624.521212 62.980762.9807 121.3693- 100

9、.100.00070007 1.50.00061.50.0006 13062978.916D13062978.916D 5B33121.3E56 3573603573603,27673,2767 151151.2366.2366 100.9358100.9358 L33.9&Q7L33.9&Q7 176.3693 11277D11277D.04e3.04e3沿沿L0.0691L0.0691- -0.99760.9976 J J：31333,746731333,7467沿0,99760,99760,069110,06911 是否將分析納果寫入文件？是：）/否（助： 4、面域查詢解

10、釋 （1）面積面域實體部分面積 571.9791Mm2 （2）周長面域實體最大輪廓周長 624.5212mm （3）邊界框面域實體最大輪廓形成的矩形框： 左下角坐標 62.9807,121.3693（相對于世界坐標） 1:112770.0463 沿0.0691-0.99761 J:213834.7487 沿0.9976-0.0691 134.98,176,369 62.9&121.369 ICOICO 5、 面域查詢中的有用數據 右上角坐標 134.9807, (4)質心質心坐標 100,150 (5)慣性矩 X:13082976.916 Y:5833121.3556 (6)慣性積 X

11、Y:8572809.2767 (7)旋轉半徑 X:151.2388 Y:100.9858 (8)主力矩與質心的 X-Y 方向： 176.3699（相對于世界坐標） （相對于世界坐標） （相對于世界坐標 X 軸） （相對于世界坐標 Y 軸） （相對于世界坐標） （相對于世界坐標 X 軸） （相對于世界坐標 Y 軸） (1) 利用質心坐標可以直接畫截面的質心位置，測出邊界框距質心的 4 個距離：X3,Y3,X4,Y4; (2) 也可以直接用邊界框左下腳坐標(X1,Y1)、右上角坐標(X2,Y2)、質心坐標(X0,Y0)計算 出 4 個距離： X3=X0-X1X4=X2-X1 Y3=Y0-Y1Y4=

12、Y2-Y1 (3) 慣性矩的取值這是一個關鍵步驟，千萬不要高錯！ 我們需要的是(8)主力矩與質心的 X-Y 方向的數值，查詢結果上顯示的慣性矩，是相 對與世界坐標的慣性矩，其數值隨著你的待查截面在 CAD繪圖界面的位置變化而變化， 而(8)主力矩與質心的 X-Y 方向的數值是恒定的，也是符合查詢目的實用數據。下圖 是將例圖移動到質心坐標為 0.0007,0.0006 近似與世界坐標 0,0 重疊的位置后的查詢結果：a aAutoCADAutoCAD文本窗口-DZDZ中機美諾岸合模,2011,2011設計U22UAU22UA JIAOHA.JIAOHA.ddE E 選擇對象： 面域 面積；571

13、571- -97919791 廟長：624.624.- -52125212 UWffiUWffi：裝：- -5T.C1535T.C1533 34.5S074.5S07 Y Y：- -26.26.63QT2626. .36933693 質心：X X：0.00070.0007 Y:0.0006Y:0.0006 慣性矩二X:213352X:213352.0551.0551 Y:1.13252.7404Y:1.13252.7404 慣性積;XY:XY:- -6967.S0506967.S050 施鑄羋徑；X:X:19,313419,3134 YJ14*0713YJ14*0713 主力矩與質心的X X-

14、 -Y Y方向：. I I; ;1.1271.127- -70,046370,0463沿0,0,06910691- -0.99760.9976 J J；215334,767215334,767沿0.93760.9376Q.Q.口曰9191 是否將分析結果寫入文件？是)/否3131| | 兩組數值非常接近，因為單位是毫米的 4 次方，我們使用時通常按厘米的 4 次方計算，其誤差特 別小。這就解決了很多同行的困惑。當讓你如果手工會計算，可以用簡單圖形進行驗證，定會于（8）主 力矩與質心的 X-Y 方向的數值相同。 本例轉換為厘米的 4 次方后為： 1=11.277 J=21.383 I和 J 是待

15、查截面的 X-Y 方向的慣性矩，即其一是 X 方向的，另一個是 Y 方向的。具體個是 X 方向的，那一個是 Y 方向的？這點就要看其后的“沿X,Y”的具體座標值確定。 教你一種簡單的確定方法： 1、建立一個 X,Y 坐標系統系； 2、按照“沿X,Y”的 X,Y 值取一點； 3、將該點到坐標原點（0,0）畫一條直線； 4、判斷：如果這條直線接近 X 軸，則對應其前面的 值就是 X 方向的慣性矩，反則是 Y 方向的慣性矩。右圖是本例 I,J對應的坐標示意圖，表明：1=11.277 是對應 X 軸的慣性矩形；J=21.383 是對應 Y 軸的慣性矩。 5、校核用慣性矩的取值：由受力方向確定，選擇與受

16、力方向垂直的那個軸的慣性矩。本例是門窗中梃，風荷載方向垂直與玻璃，即垂直與本例的 X 軸，因此選擇慣性 矩 J=21.383 為校核用物理參數。 至于為什么“沿X,Y”與坐標軸不重合？是個復雜的力學問題，沒必要研究徹底，知道其原因是圖 令令擇 徐晶選 個 1 E到 3P形不對稱造成的即可。如果至少有一側對稱，就會完全重合。 八、抵抗矩的計算 有了慣性矩，計算抵抗矩就簡單了！ 抵抗矩=慣性矩除以截面中性軸到截面最大輪廓間的垂直距離 由于我們取了 X 軸的慣性矩，X 軸就是中性軸，計算抵抗矩時就用到了前面講到的與 X 軸垂直的 兩個值：丫 3、丫 4。 抵抗矩 W1=I/Y3 抵抗矩 W2=I/Y4 得到 2 個抵抗矩數值，選擇個呢？依