摘要：文章阐述了拓扑点在AM建模中的语句形式并举例拓扑点在肘板和导流板建模上的应用，对于提高AM建模效率和准确性具参考价值。
关键词：拓扑点 船体 AM建模
1.前言
AM模工作是船舶/海工生产设计的第一步，模型的准确性对生产设计十分重要。在建模工作中，部分船体构件因为位置的特殊，用一般的方法难以做到建模的准确；或者船体构件与周围的构件关系复杂，用一般方法很难利用模型中的拓扑关系，而通过AM软件中的拓扑点功能，能实现对这些构件的准确建模。
2.AM中的拓扑点
拓扑点全称TOPOLOGY POINT，是指存在于当前板架上的一个点，其位置由其基准点和位移量确定。基准点可以直接用坐标定义，也可引用模型中特定的点；位移量可由全船坐标，相对坐标或者角坐标来控制。拓扑点语句本身对模型不产生任何影响，但是通过其他语句（如边界语句）中对拓扑点的引用来控制模型。
3.拓扑点的SCH语句
典型的拓扑点语句如下：
POI， NO=1，CRO，'625-DK1A'，SF142，SID=AFT，FLA，M1=100，M2=100；
a）POI， NO=2，DX=100，DZ=100，X=FR142，Z=30000；
b）POI， NO=3，DU=100，DV=100，X=FR142，Z=30000；
c）POI， NO=4，X=FR142，Z=30000，T=30，M1=100；
POI表示该语句为拓扑点定义语句；
NO=**为拓扑点系统赋值，可以系统自动赋值，也可人工填写或修改，每一个拓扑点对应一个赋值，赋值不能重复。
X=FR142，Z=30000为拓扑点的基准位置坐标，即该点的基准坐标在当前板架的剖面上的位置。
DX=100，DZ=100表示该点相对于基准位置在全船坐标里的偏移量，即a）语句中拓扑点的实际坐标为X=FR142+100，Z=30100.
DU=100，DV=100为改点相对于基准位置在相对坐标的偏移量。
T=30，M1=100为该点相对于基准位置在角坐标的偏移量。
以上各点都是用直接定义基准位置坐标的方法来确定拓扑点的位置，用这种方法来定义拓扑点的优点是非常直观，各种偏移量都可以直接地反映在工作视图中，用拓扑点作为板架上各种要求定位精确的构件的基准是非常合适的。
除了上种方法，拓扑点还可以直接引用模型视图中特定的点，例如板架的角隅，型材的剖面，板架之间的交点等，创建时直接在视图中选取相应的点即可，各种偏移的定义和第一种方法类似，在此就不赘述了。用这种方法定义拓扑点的优点是，在点的信息里包含了模型的信息，这种信息是可以随模型的修改而改变的，因此它非常适合定义模型中与周围结构存在某种特定连接关系的构件。
4.拓扑点的运用：
案例一：肋板的建模
图4-1
如上图，该构件是一个在模型中较常见的肋板，两个角分别落在上，下两平板的角钢上。节点详图中对肋板两个角的位置，自由边的角度，转圆半径和距离都有明确的定义。拓扑点和曲线语句如下：
POI， NO=1，CRO，'625-TT1A'，SF12，TOP，M1=-15；
POI， NO=2，CRO，'625-BS1A'，SF12，TOP，M1=-15；
POI， NO=3，DY=200，DZ=-100，Y=P1，Z=P1；
CUR， U=P2，V=P2，T=150/R=100，Y=P3/R100，U=P1，V=P1，T=30；
可以看出，建模时分别利用拓扑点直接定义出肋板在角钢上角的位置，再利用拓扑点来定义曲线语句。利用拓扑点的定义，可以使模型完全符合节点信息，即使建模之后角钢的规格有修改或者位置有变化，拓扑点P1和P2的位置也会随之改变，肋板的形状始终保持与节点一致，而无需再对模型语句再做修改。
案例二：槽壁导流板的建模
图4-2
槽壁导流板是安装在泥浆舱槽壁底部的倾斜板，其作用是防止泥浆在槽壁底部堆积。其结构如图4-2所示，这种构件在平台辅助船等海工产品中比较常见，每一个槽壁的拱形里都要安装一块导流板，其数量有上百块之多。由于AM软件的原因，如果直接用槽壁导流板平面做斜剖视图来建模，视图中无法显示出槽壁板的剖面线，因此导流板模型无法在视图中直接用槽壁来作为边界，而且导流板数量众多，逐一建模的工作量很大。如果在建模中利用拓扑点，不但可以解决构件建模中边界难以捕捉的问题，还可以实现众多的导流板批量化建模，大幅度提高工作效率。
首先，要对导流板放样，得出导流板准确的平面图，并从中寻找出构件边界上各点之间的关系，如下图所示：
图4-3
从放样后的构件图可以看出，导流板的边界可以分成两条：一条是P4-P7的直线；另一条是P4-P3-P2-P5-P6-P7的曲线，而曲线又可以分为5段，其中3段直线，2段曲线。只要能够有上面几点的坐标值，就可以定义出准确的边界曲线了，而我们可以选取一个对称点P1作为基准点，其余各点用相对坐标表示，各点相对P1的如下表所示：
相对坐标值表（表4-1）
建模时，首先用全船坐标值定义出P1，再根据各点相对P1在UV坐标系中的偏移值定义出P2~P7的坐标。这样一个完全由拓扑点控制的边界就可以得到定义了，创建拓扑点和定义曲线边界前文已有说明，在此就不再赘述。需要说明的是，弧线P2-P3和P5-P6实际是椭圆曲线，在边界定义时用圆弧来代替椭圆曲线，误差非常微小，不会对建模的精度造成影响。
由于各点的位置都参照P1，因此整个导流板的模型就完全被P1的坐标控制，不同位置的导流板可以通过修改P1的坐标来实现建模。而槽壁的重复性使得计算P1的坐标非常简单，这样就可以实现批量化的建模，从而提高工作的效率。
5总结
拓扑点是AM建模中不可忽视的功能，本文仅仅举2例拓扑点的应用，实际上拓扑点可以应用在建模的各个方面，合理的利用拓扑点对提高建模精度和工作效率有很大的帮助，怎样更好的利用拓扑点，值得今后的工作中进一步去探索。
作者简介：
王彬瑜（1982-），男，湖南邵阳，助理工程师，本科，主要从事船舶与海洋工程设计工作。
论文作者:王彬瑜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
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