CAD软件在工程地质三维建模中的应用
摘 要：CAD软件在近年来得到了越来越广泛的应用，而在工程地质三维建模中也有着重要作用。本文通过介绍工程地质三维建模和CAD在其中各个环节的应用，在多个角度分析CAD的作用和特点，拟通过本次研究可以促进CAD软件在工程地质三维建模中的使用和发展，使得地质工作的效率提高，结果也可以更加准确。
关键词：CAD软件;工程地质;三维建模
对于工程地质学来说，想要做好灾害过程分析及工程地质体的稳定评价是一个非常复杂的任务。这一过程无法通过实测得出结论。一般来说，在实际操作时，首先要对现场进行一个全面的考察，然后基于考察所得出的数据和参数，在进行综合分析的前提下进行建模。在建模之后，再对现场的场地进行详细勘查，用一系列方法获得地质演化进程，以期得到更深层的演化机理。最终，通过尽可能多的参数对工程地质的特征进行体现，在之前的基础上构建一个基于力学的数学模型，通过这个模型来完成预测分析。
一、工程地质三维建模概述
在科技的迅速发展中，建模模拟技术得到了大量应用。这不仅是科学进步的体现，也是很多建设工程的必然要求。随着技术的发展，三维建模已经可以应用到复杂地质体的演化问题的研究中。可以说，这对于人类社会的再次发展起到了不可估量的作用。熟悉工程地质的人都知道，在实际测算和建模时，由于很多参数的模拟分析过程过于复杂，因此由于工作量过大等原因都无法对真实的地质结构做出详尽描述。因此在这一过程中，相当多的数据会被简化。而简化后的数据则更加无法展示地质结构的变化，结构模型就很难把握。再加上假如很多工作人员将大多数时间和精力放在建模上，则会使得工作效率降低，无法按时按量完成工作。这些问题使得数值模拟技术的应用得不到有效发挥，对工程建设有着不利影响。
我们居住的地球地貌极其复杂也相当多样，可以说，各种不同的地质形体都有着不同程度的分布。基于这一点，尽管当前很多三维建模软件可以通过离散型数据的排列得出相对接近真实情况的地质模拟，但是不得不说，相对于自然界复杂多变的地貌形成过程，三维建模还是不可避免的有着自己的局限性。由于软件的分析过程属于定性判断的一种，再加上数据结构必然与真实情况存在差异，因此算法得出的结论就会出现差异性的叠加，导致与模拟软件的接口就很难形成。这样就会对三维数值分析产生相当大的结果影响。
针对这些问题，有些学者专家通过研究提出，可以将数值模拟技术同三维建模软件进行耦合，使这两者产生无缝连接，建模得到的信息和数据可以直接被数值模拟软件提取使用。可是想要将这两者整合，就要同时掌握两种数据的格式，这对计算机编程提出了过高的要求。因此，这一想法很难实现。
种种现状的限制使得软件行业处在一个极长的瓶颈期。不过，由于制造业的倒逼式发展，使得软件行业得到了进步。更多CAD软件开始逐渐崭露头角，在市场中占据一席之地。通过对这些软件的使用，可以实现软件和数值的互通。因此，在这个环境下，怎样通过数据信息和CAD软件，达到建模的便捷性和真实性，是未来发展的一个重要趋势。
通过CAD软件，可以将三位地质的概念模型与实际发生的地质演变情况相一一印证，通过三维建模使得地质空间的分布和联系可以被工作人员更直观、更清晰的感受到，实现“可算化”及“可视化”两化目标，为后续的数值模拟分析工作提供坚实基础。
二、创建三维结构面
三维建模的第一步就是要构造结构面。可以说，结构面是三维建模的基础。因此，创建三维建模的第一步也就是掌握实际施工地点的地质结构面。而在创建地质结构面中，GID软件较实用。一是这一软件有很强的面生成能力，二是它也是可以进行建模和计算分析处理兼容的系统。
软件的内置菜单可以用得出的离散数据生成曲面，并且可以与CAD等相关后续软件达到无缝连接。因此，结构面的建立多用GID软件。
(一)基于工程边坡地形创建三维面
进行工程地质的三维建模时，地形图是最通用的图形。所以，进行地形的三维面的创建时，就可以先使用等高线地形图做出基础图，再将基础图的数据参数信息等导入GID软件，通过软件强大的面生成能力形成测算地形的NURBS曲面。
(二)基于工程边坡地层创建三维面
地层面与地形面有着明显的区别。由于在勘测地层面时，无法达到勘测需要的野外工作量，因此地层面的控制点都被限制住了。如果依然通过勘测点来进行对地层面的三维建模生成，那么形成的模型可能无法真实的展示出实际状况。因此，在对地层面进行建模时，不仅仅是要使用原方法，还要进行地质分析的测算，再辅以人工的数据进行干预，追加多个控制点。这样才能使得实际情况和三维面相符。一般来说，在边坡中，需要通过多个钻孔与电法剖面来明确边坡的地质构造。通过对现场情况的了解，设置一个离散数据点分布图。再利用这些数据和GID软件合并生成地層面的三维建模图。
(三)基于工程边坡地质创建三维模型
由于地质体的特殊性，在受到多个构造面同时作用时会分为不同的单元体。则对于大多数的CAD软件来说，一般可以通过面切割简单体来达到组合复杂体的目的。因此可以基于这种思维方式，将区域内立方体进行依次切割来实现现有结构面的产生。由于GID软件运算效果不是很好，因此可以更改为其他CAD软件，如CATIA。
通过不同软件结合形成三维建模，不仅可以将模拟数值分析的软件和建模软件进行有机结合，还可以达到很精确的展示边坡地质构造的目的，也可以为工程地质的发展和研究做好基础性工作。另外，通过大规模切割做出的模型，理论上可以获得无上限的地质剖面，提升了工作效率，对地质工作也进行了大大的简化。
三、结语
CAD软件在工程地质学中已经得到了越来越多的应用，这与它本身的特质是分不开的。通过CAD软件，不仅可以进行地质构造的准确描述，还可以实现数值分析的目的，使得工程建设不仅可视，还可以计算，为后续发展奠定了坚实基础。
参考文献：
[1] 徐文杰，胡瑞林，李厚恩等.CAD软件在工程地质三维建模中的应用[J].工程地质学报，2007.
[2] 杨钦，白润才.CAD二次开发在三维地质建模中的应用[J].微计算机信息，2010.
[3] 于翠芳，于春战.三维CAD建模技术在工程图学中的应用[J].煤炭技术，2012.
作者简介：刘嘉唯(1995-)，女，汉族，河北泊头人，学生，本科，研究方向：计算机科学与技术。
作者：刘嘉唯
2011年9月-12月………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………学习Auto CAD的总结
Auto CAD 三维建模方法研究
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一、题目
Auto CAD三维建模方法研究
二、摘要
本文介绍如何使用Auto CAD创建三维模型。在创建三维模型的创作过程中，Auto CAD的使用占有很重要的地位，本文就是在实际运用的基础上，对平时的运用技法做了总结，介绍了Auto CAD创建三维模型的技法。本文从Auto CAD的具体运用、三维效果图到AutoCAD的实际运用以及具体实例的讲解，使我们对Auto CAD在建筑效果图中的使用技法有个清晰的了解，并且通过文中所叙述的操作流程，切实地掌握Auto CAD在建筑效果图中创建三维模型的技巧，使绘制水平上一个台阶。
三、关键词
CAD Auto CAD 三维建模 可视化建模 基本模型
建模方法
四、正文
常规的三维建模软件有Auto CAD、3Dmax等等。比较的话CAD的三维建模更多是从数据上确定位置，通过拉线条来形成面，不仅麻烦，而且有些异形或交错的地方无法形成或是非常复杂的操作后才能达到要求 相比较而言，3Dmax的建模就比较方便，是按照体块的方式来的，而且材质、光影、环境光的效果比CAD的三维要强很多。
但是，3Dmax建模软件有一个很大的缺点，那就是数据不够精确，造成了模型的不可度量性。在这方面，Auto CAD软件就展现出了自己的优点---点位、尺寸相当精确。这些优点使得Auto CAD在工程建设建模中有着相当重要的地位，所以本文选择了使用Auto CAD三位精确建模。
Auto CAD三维建模首先应做什么 首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系。其次是掌握CAD的用户坐标系以及多个视图的使用技巧。另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑。将多条直线转化为多段线必须在xoy面上进行。
如何灵活使用三维坐标 在三维实体建模的作图过程中，要经常地变换坐标系统，从而有利于作图。CAD的世界坐标系是不变的，主要是用户坐标系的变换，其命令为“UCS”，它可以完成平移、新建坐标方向、旋转等功能。用户可以选择需要的项目。如果选择新建项，用户即可确定Z轴方向，利用三点重新定坐标系或分别绕X、Y、Z轴旋转任意角度。也可以打开工具条点击图标，常用的项目用户一定要熟练。
哪些二维绘图中的命令可以在三维模型空间继续使用 纯正的二维绘图命令应理解为没有宽度和厚度的图线，因此又称为二维线框命令。这些命令只能在XOY面上或与该坐标面平行的平面上作图，它们是：圆及圆弧、椭圆和圆环，多义线及多段线、多边形和矩形、文字及尺寸标注。所以在使用这些命令时要弄清楚是在哪个平面上工作。而直线、射线和构造线可在三维空间任意画线。对于二维编辑命令均可在三维空间使用，但必须在XOY平面内，只有镜像、阵列和旋转在三维空间还有不同的使用方法。
哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用 以下命令的使用方法在二维或三维空间是一样的。即：复制、移动、偏移、倒角、倒圆角、修剪、延伸、断开及延长等。而镜像、阵列、旋转三个命令在三维空间的使用方法略有不同。
基本题的建模 至于基本立体的绘图练习全靠反复训练，掌握各自的特点。
三视图
模型效果图
什么类型的图形可以进行拉伸和扫掠 对于一个多段线闭合线框，我们可以进行拉伸和扫掠，形成的图形是实心体。但一个自交的线框是不能进行拉伸和扫掠的，必须将其面域化。
实际应用---第四教学楼实体建模
整体框架的构建 先进行实地勘察测量数据绘制草图，然后在计算机上绘图。以实际比例画一个多段线闭合线框，再用偏移命令画出墙的厚度，形成两个面域。然后两个面域求差集，将其拉伸形成墙体，再盖上盖子。那么楼房外部结构就成型了，当然要放在两个图层，便于后续画内部实体。
内部实体的构建 先画一楼结构，再逐层复制。方法是“画板”法，即将墙看做一块块板画出来，然后求并集。教室成型，安装门窗时，先用立方体挖墙，然后将画好的门和窗以块的形式插入洞中，插入时多数时候需要旋转块，以适应图形的要求。或者将用户坐标与块中门窗坐标一致化。 楼梯的成型 在图中楼梯间的位置画一个独立的立方体，放到另外一个图层，将其他图层关闭，进行楼梯的绘制。或者将其移出来放到另一张图中进行楼梯的绘制，绘好之后建块以备插入之用。楼梯的绘制应在三维空间进行，在二维空间绘制容易因为点位捕捉不准而造成错误。基本方法是画楼梯状多段线，形成面域，拉伸成楼梯。内部结构应该放在一个图层。
外墙门窗的构建 窗户洞分类掏挖，按类阵列与窗等大立方体，整体求差集，在分类阵列插入的窗块。门更简单，挖好门洞，插入块就行了。
剩下的就是外部附属结构了，包括台阶啊、花园啊„„ 然后与五教合并，再用三维镜像等方法形成四五六教整体
总结：通过这学期对Auto CAD课程的学习，基本掌握了Auto CAD平面绘图和三维建模的常用方法，在材质、灯光的新建以及选取也有了一定的熟悉。尤其是这次老师布置的作业，对我们的帮助可谓是画龙点睛。
一方面，对我们熟悉课堂所学知识起到了巩固作用;
另一方面，这样的实际问题给我们带来了自由发挥的空间。任务给了，画好就行，具体怎么画，自己想办法，自己体会。这使得我们对所学知识融会贯通，在一定程度上得到了最优方法。同时，在建模过程中我们还能发现问题、分析问题、解决问题，对自己而言是不知觉的进步;
再三方面，这次大型实体建模对我们来说，是战胜畏惧的有力武器。将来遇到大型建模也可以平常心待之，不至于手忙脚乱、无从下手。使我们对Auto CAD的学习有了质的飞跃。
发现大家都在用3d建模，用cad建模的人很少，在此发个CAD建模小教程，给爱好cad室内设计及建模的朋友们以参考，愿大家早日成为建模高手，也欢迎大家给予意见和参考，谢谢
一、首先让我们学习cad实体建模的相关知识和命令：
ext
闭合图形挤压命令
rev
闭合图形放样命令
3f
绘制单面物体(可用于ls中植物贴图载体)
(一)ext
闭合图形挤压命令
01 绘制三个矩形和圆，可用于比较ext命令后三种不同结果
02 切换到三维视图显示
03 这个是ext标准(默认90)挤压命令后生成的模型(圆柱和方体)
04 这个是ext挤压命令后，输入正角度后生成的模型(圆椎和棱锥)
05 这个是ext挤压命令后，输入负角度后生成的模型(倒圆椎反棱锥)
06
三种不同角度挤压的结果比较
07 下面介绍通过路径挤压(用这种方法可以放样出类似天花线条的复杂模型)
08
注意ext命令后，空格后，按提示输入p后，空格后点取挤压或放样的路
径即可
09
挤压后的简单渲染
(二)rev
闭合图形放样命令
绘制剖面图形和一条放样轴线(该轴线距离剖面图形的大小，直接影响放样后模型的大小和形状)，该轴线可以任意角度绘制，这样生成的模型结果都不一样，本图只以一条竖轴线作为参考。
11 方便观看，切换到轴侧图显示
12 这是rev默认(360度)旋转放样生成的环行体，记得rev命令后先选择剖面图形后，再依次点取放样轴线的两个端点。
渲染后的模型
这是rev命令后，输入270度旋转放样生成的缺环行体
渲染后的模型
(三)3f 绘制单面物体(可用于ls中植物贴图载体)
用这种方法建的模，可以导到ls中作为植物通道贴图的载体模型
这样的模型是单面的，到ls中记得把它变为双面，这样才能正反面都能显示植物贴图
二、其次介绍下用边界曲面创建的模型，也可算是单面建模
21
首先，记住几个命令 V 视图选择 BOX 画立体 Reg 面域 Ext 拉伸 3R 三维旋转 Sha 查看效果图
现在 实例画一个衣柜
一般情况，画三维是在西南等轴图上画 输入 V 确定出现这样的画面
双击西南等轴 确定出现
为了不会眼花，把颜色设置成黄色
然后输入开始画了
输入 BOX 确定之后出现这样的
用BOX是一块块板子画 首先选择第一点 再选择第二点 这样选
选择两个对角点
为了看的更清楚 一般往下拉 然后直接输入605
以此类推 把所有板子画出来
此过程注意事项就是：1，不要眼花 2 脚线 厚度18 中侧板490 3，上柜顶板要画出来 顶线盖顶板 深度是587 (先不考虑背板怎么进槽什么的)
画出的大概轮廓就是这样的
为了不会模糊
我们把画出来的黄色线移走 命令是M 不需多说
中侧板和侧板没有移门位子
那就把侧板往上提93也用命令 M 不多说
我们先看看效果图怎么样 Sha-C
大概轮廓出来了
怎么样把他/她立起来? 命令 3R
全选要立起来的柜子，出现这样的
选择红线 选择到了之后就变成黄色了
然后输入 90 也就是说柜子沿着这个轴旋转了90°
一般情况关掉有颜色的再画图，这样更不会卡 还是sha—2
下面说一下裤架怎么画
首先画出裤架侧板的侧面形状
然后面域 REG再拉伸EXT
抽侧完成
裤架杆就是圆形再拉伸
加上背板 完成 待续
不会太多专业术语，不好意思
本集主要内容:进入三维的环境设置从最简单的模型入手初步了解渲染的基本方法
本集是第一集，开门见山，从最简单的模型“小盆与板”开始进入CAD三维世界。
先看看最终效果：
一、进入三维的环境设置
1、首先设置CAD2006菜单下的格式选项，先设置单位，用公制。
2、为了加快系统的处理速度，可减少小数的精度。
3、选个点样式。
4、设置多个图层。
5、CAD中的图层主要用于隐藏对象，这个在三维中也是必不可少的，经常需要开关图层(打开或关闭电灯图标)。
6、对象捕捉的设置，推荐如图。
7、三维画图与平面画图不同，可将这两个不常用到的工具条关闭。
8、把鼠标移动到任一工具条上点右键，如图弹出右边这个工具表，可点击相应名称(即打上小勾)，则此工具条就在屏幕上显示，这个操作随时会用到。
9、如图，这几个工具条在三维画图中使用很频繁，虽然可以把它们都摆放在屏幕上，但这样会缩小画图的工作区，具体如何设置可依个人习惯而定，在下习惯上只把“视图”与“着色”放到屏幕上。
10、前面的工具栏设置也就是自定“工作空间”，可以把设置好的工作空间保存起来。
11、命名。以后就可方便地切换工作环境了。
12、建议屏幕上不要空无一物，可以画点参考线，如此图的“十字架”，长度可取个整数(如100)。
13、最后“另存为”一个模板文件，如“ABC.DWT”。以后画三维时可调入这个模板，以避免繁琐的设置。
14、定义工作环境，因人而异，比如也可仿照其它三维软件一样把屏幕一分为四[即4个视口]。
15、如图所示，缺点是屏幕显示较小。
16、通常而言，用一个视口也很方便操作，本系列中主要是用单视口画图。
摘要：近些年随着教育部门对职业教育改革的不断推进，教学目标力求提高学生的实践应用能力，因此在教学中教师需改变传统的教学方法、教学目标和教学模式，大胆尝试新的教学方法。机械类专业基础课程一《机械设计基础》的教学方法也随之发展和创新。本文以AutoCAD三维建模为载体，在教学上采用边设计零件边做零件三维模型的方法激发学生的学习兴趣，以提升学生的设计能力及实践应用能力，从而提高机械设计的专业教学效果。
关键词：AutoCAD;三维建模;机械设计;教学方法
中图分类号：TH12 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2016)004-000438-01
一、前言
由于教育部门对职业教育的不断改革，对教学方法、教学目标和教学模式提出了新的目标和要求。这对原来机械设计基础课程内容固定、计算复杂的教学模式提出了新方法、新思路，所以我们教育工作者应该大胆尝试新的教学方法。本文以提高学生的知识水平、实践能力和兴趣爱好为目的，根据多次从事机械设计基础教学的感受，在教学方法上做一些初步研究。
二、提高学生学习机械设计基础兴趣的教学方法
机械设计基础课程具有内容繁杂、理论复杂、设计公式多、应用性强等特点。如今的高职学生学习基础参差不齐，采用原来传统的教学方法极易使学生产生厌学甚至弃学的情绪。如以学生的为主体，采用“项目教学法加边设计零件边对零件进行AutoCAD三维建模”的教学方法，让每一位学生参与到教学中去。这样不仅不会影响教学进度，还能激发学生的学习热情和动手欲望，而且可以扩大学生的知识面，提高其学习能力，更重要是可以使学生的学习带有探索性。
三、机械设计基础项目教学法的应用
如在机械设计基础课程中把“斜齿轮的设计”作为该课程的项目课题，采用任务驱动的方式让学生为了完成该任务去学习本课程。在采用项目教学法的同时，把传统的教学法也紧密结合、灵活运用起来，使整个课程的教学活动和谐统
一、结构合理。
教师讲授部分采用：提出斜齿轮的设计实例、对斜齿轮的设计进行任务分析、教师提出本设计涉及到的相关知识点、对相关知识点进行导入、有针对性地讲解知识点等环节进行。
教师指导部分采用：小组讨论交流的方式，将学生分成几个小组，让学生围绕“斜齿轮的设计”问题进行讨论，研究确定本项目设计方法，这样既有利于学生团队意识和人际交往能力的培养，也能充分调动大多数学生，尤其是学习成绩较差的学生的积极性。学生分组进行“斜齿轮的设计”讨论、计算，教师进行巡回指导，指出其中的不足。设计计算完成后每一组选派一名学生汇报设计计算数据，最后教师对设计计算数据进行评议。
四、根据设计计算的数据进行AutoCAD三维建模
以教师和学生平时熟悉的AutoCAD软件为载体，教师在计算机房教学生一步步根据“斜齿轮的设计”计算的尺寸数据，采用AutoCAD对斜齿轮进行三维建模，做出三维模型，如图1。通此方法，可把“斜齿轮”的各种具体尺寸含义等参数真实的展现出来，使教学内容和知识点形象，加深学生的印象，提高学生对该门课程的学习兴趣。同时还可让学习充分发挥学习的自主性，提高学生的创造思维能力。
五、对AutoCAD三维建模与机械设计课程设计教学联系的思考
在机械设计课程设计中如把“减速器的设计”作为该课程的设计课题，先按设计步骤对减速器的主要零部件进行设计计算，然后根据设计计算的数据画出零件图等二维工程图。这样做即使设计计算的数据正确，但通常学生不理解设计数据是零部件图的那个部分的参数，不能形象思维。如设计减速器箱体时，对设计的箱体各部分尺寸，很多学生不完全知道每一个设计尺寸表示箱体那个部分的尺寸。我们在教学中如能引导学生根据设计的箱体各部分尺寸数据用AutoCAD对减速器箱体进行三维建模(如图2)，根据所建的三维模型再修改设计时选定的不合理参数，最后再根据三维模型用AutoCAD转换或手工绘制形成二维工程图。这样做不仅可提高学生的形象思维能力，还可以使学生提高零部件设计能力，并养成科学、严谨的工作态度，也对学习其它专业绘图软件打下坚实基础。
六、对AutoCAD三维建模与机械设计中零部件装配关系的思考
在机械设计基础课程中通常对装配体的设计需考虑零部件间的装配关系。如千斤顶设计时，学生根据所设计的装配体零件参数来设计装配体，并画出相应的二维装配图。学生如能根据所设计的装配体零件参数以AutoCAD为载体，对设计的零件进行三维建模，并对零件进行模拟装配一遍，如图3。这样学生不但可以了解每个零件在装配体重的关系与作用，还可使学生探索、研究并修改设计时选定的不合理参数。通过这一过程，学生的设计能力、探索能力、实践能力都会有所提高，最终此能力将转换成严谨的工作态度、终身学习的精神和可持续发展的能力。
但上述思考存在着设计时对学生要求高，设计耗费时间长等不足之处。
七、结束语
机械设计基础课程在教学中，通过采用“项目教学法加边设计零件边对零件进行AutoCAD三维建模”法授课，对培养学生的知识水平、实践能力和兴趣爱好等都起到重要的作用。此方法将理论教学与实践教学紧密地联系起来，不仅有利于学生加深理解和掌握书本上的理论知识，而且使学生懂得怎样灵活应用所学的知识去设计、制作实际零部件。
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2、AutoCAD 2007基础教程
通过实例讲解的方式，系统地讲解了AutoCAD 2007在室内、室外等建筑制图中的使用，例子完整详实，让读者在学习本教程后能举一反三。
1、主要讲解Actocad软件的基础使用，以及绘制室内平面立面的构件、家居平面图等。内容讲解详细，让初学者能完整完成图形。
2、主要讲解绘制家居施工图，包括天花、立面、剖面的绘制，以及别墅施工平面、外观立面图纸的绘制过程。
3、主要讲解厂房总平面图的绘制、以及商品楼标准层平面图、立面图的绘制过程。 =============================
3、VRAY1.5室内设计视频教程
采用最新片VRAY1.5RC2和RC3讲解，基中讲述了大量的室内设计实例，累计达到近20小时的高质量视频教学，专门针对室内设计，提供了非常完备的VR渲染室内设计场景的多种解决方案，从入门到提高，从基本到经验技巧，非常适合广大室内装饰设计人员，是室内从业人员的最佳学习教程。 =================================
4、Photoshop视频教程从基础到高级
一、主要通过大量实例讲解PS CS的基础知识，包括新增功能、用户界面及设置个性操作环境，基本操作方法、颜色应用、图像编辑等基础知识。
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