压力容器计算机辅助设计.docx
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压力容器计算机辅助设计
绪论
压力容器计算机辅助设计大体上可分为强度计算和绘制施工图，本讲义主要讲述施工图的绘制。
AutoCAD是国内各设计单位（或设计院）使用最为广泛的压力容器计算机辅助设计软件。
所以，我们以AutoCAD2006为辅助软件来讲述“压力容器计算机辅助设计”。
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
它深受广大工程技术人员喜爱。
从1982年第一版AutoCAD面世以来的20多年时间里，已经过了十几次版本的升级，现在已发展到AutoCAD2012.
AutoCAD的操作界面与Windows系统的操作界面非常相似（windows下运行的软件都有“相似”原理，只要你熟悉Windows操作系统，那么就很容易进入AutoCAD的学习。
唐柳华tlhxp@
2011年8月于武汉工程大学
第1章环境准备
1.1基本环境
在Windows家族系统中安装AutoCAD2006或后续版本。
1.2相关文件复制
1）把“\0_准备工作\fonts”目录下的字体文件“*.shx”复制到AutoCAD2006字体安装目录（默认为:
“C:
\ProgramFiles\AutoCAD2006\Fonts”）.
2）把“\0_准备工作\support”目录下的颜色式样文件“粗式样.ctb”和“细式样.ctb”复制到AutoCAD2006打印式样目录（默认为:
“C:
\DocumentsandSettings\当前用户名\ApplicationData\Autodesk\AutoCAD2006\R16.2\chs\PlotStyles”）.
3）把“\0_准备工作\support”目录下的模板文件“ACADISO.DWT”复制到AutoCAD2006图纸模板目录（默认为:
“C:
\DocumentsandSettings\当前用户名\LocalSettings\ApplicationData\Autodesk\AutoCAD2006\R16.2\chs\Template”）.
4）对“\0_准备工作”目录下的“常用符号.txt”文件创建桌面快捷方式。
技巧：
“ApplicationData”和“LocalSettings”文件夹为系统隐藏文件，显示方法：
资源管理器->工具->文件夹选项->查看->显示所有文件和文件夹。
1.3虚拟打印机的安装（次）
Ø打印PDF文件
Ø打印jpg图片
1.4简单图像处理技能（次）
Ø减小图像大小（压缩+减小尺寸）
1.5工具栏定制
为了更快地绘制工程图，建议保留常用的工具条即可，多余工具条可以去掉。
当然，如果您已经是命令行高手，可以把所有工具条去掉，以获得更大的绘图区。
一般而言，建议保留如下工具栏：
图层工具栏、对象特性工具栏、标注工具栏、样式工具栏、绘图工具栏、文字工具栏和修改工具栏。
如图1.1所示。
提示：
1）视图->工具栏->工作空间.>AutoCAD默认->自定义工作空间；2）命令行：
toolbar；3）右击任意一个工具栏，选择欲显示的工具栏（推荐方式）。
图1.2-1AutoCAD工具栏定制界面
1.6Op（options）选项设置
在命令行输入op命令或options命令或选择菜单【工具】->【选项】打开“选项”对话框，为了能够在今后绘图中事半功倍，请按如步骤一一设置。
未提到则为默认。
1.6.1文件选项卡
快速新建的默认样板文件名及路径为：
C:
\DocumentsandSettings\当前用户名\LocalSettings\ApplicationData\Autodesk\AutoCAD2006\R16.2\chs\Template\acadiso.dwt
图1.3-1文件选项卡设置图
1.6.2显示选项卡
十字光标大小设置为100，圆弧和圆的平滑度设置为1000，其他默认。
如图1.3。
图1.3-2显示选项卡设置图
1.6.3打开和保存选项卡
方案一：
选中自动保存时间10分钟，选中每次保存均（先）创建备份；
方案二：
（建议）选中自动保存时间10分钟，不选中每次保存均创建备份，在绘图过程中采用换名保存（+1方式），即filename_001、filename_002……
图1.3-3打开和保存选项卡设置图
技巧：
当文件出现问题时，把创建备份的*.bak文件改为*.dwg。
或到自动保存文件路径中去查找。
1.6.4系统选项卡
钩选基本选项中的“每个图形均加载acad.lsp（v）”。
图1.3-4系统选项卡设置图
1.6.5用户系统配置选项卡
自定义右键单击对话框中：
默认模式为快捷菜单，编辑模式为快捷菜单，命令模式为确认。
图1.3-5用户系统配置选项卡设置图
第2章绘图基础
2.1图形显示控制
对于一个较为复杂的图形来说，在观察整幅图形时往往无法对其局部细节进行查看和操作，而当在屏幕上显示一个细部时又看不到其他部分，为解决这类问题，AutoCAD提供了ZOOM（缩放）、PAN（平移）、VIEW（视图）、AERIALVIEW（鸟瞰视图）和VIEWPORTS（视口）命令等一系列图形显示控制命令，可以用来任意的放大、缩小或移动屏幕上的图形显示，或者同时从不同的角度、不同的部位来显示图形。
AutoCAD还提供了REDRAW（重画）和REGEN（重新生成）命令来刷新屏幕、重新生成图形。
注意这里所提到了诸如放大、缩小或移动的操作，仅仅是对图形在屏幕上的显示进行控制，图形本身并没有任何改变。
（例如照相机拍照）
虽然AutoCAD提供了如此多的命令，但是在AutoCAD2004及以后版本中绘制工程图，熟练掌握以下操作显得更简单。
2.1.1图形显示的缩放和移动
3D鼠标即微软智能鼠标，这种鼠标除具有两个基本按键外，还有一个滑轮和滑轮按钮。
在AutoCAD系统中可以使用3D鼠标来控制图形的显示。
具体操作见表2-1。
表2-13D鼠标的功能定义
操作
功能
转动滑轮
向前为视图放大；向后为视图缩小
双击滑轮按钮
范围缩放（ZoomExtents）
按下滑轮按钮并拖动鼠标
实时平移（PanRealtime）
按下CTRL键，同时按住滑轮按钮并拖动鼠标
平移（Pan）
还有一些鼠标没有滑轮，但增加了第三个键，其第三键的功能同滑轮按钮。
提示：
AutoCAD中使用3D、4D鼠标控制图形显示，缺省情况下缩放因子设置为10%，即每次转动滑轮都将按10%的增量进行放大或缩小。
系统变量ZOOMFACTOR控制滑轮转动的增量变化。
2.1.2图形显示的重生成（Regen）
重生成命令不仅刷新显示，而且更新图形数据库中所有图形对象的屏幕坐标，因此使用该命令通常可以准确地显示图形数据。
重生成命令也有两种，
Ø一种是重新生成图形并刷新当前视口，其调用方式为：
✓菜单：
【视图】|【重生成】
✓命令行：
regen（或别名re）
2.2草图设置
AutoCAD为用户提供了多种绘图的辅助工具，如栅格、捕捉、正交、极轴追踪和对象捕捉等。
用户可通过“草图设置”对话框，对这些辅助工具进行设置，以便能更加灵活、方便地使用这些工具来绘图。
但是，工程上使用频率最高的是极轴追踪和对象捕捉，建议熟练掌握。
打开“草图设置”对话框的方式：
Ø菜单：
【工具】->【草图设置】命令
Ø快捷菜单：
在状态栏上的
等按钮上单击右键弹出快捷菜单，选择“设置”项
Ø命令行：
dsettings（或别名ds、se）、ddrmodes
2.2.1动态输入
“动态输入”在光标附近提供了一个命令界面，以帮助用户专注于绘图区域。
启用“动态输入”时，工具栏提示将在光标附近显示信息，该信息会随着光标移动而动态更新。
当某条命令为活动时，工具栏提示将为用户提供输入的位置。
动态输入不会取代命令窗口。
您可以隐藏命令窗口以增加绘图屏幕区域，但是您在有些操作中还是需要显示命令窗口。
按F2键可根据需要隐藏和显示命令提示和错误消息。
另外，也可以浮动命令窗口，并使用“自动隐藏”功能来展开或卷起该窗口。
打开和关闭动态输入
单击状态栏上的“Dyn”来打开和关闭“动态输入”。
按住F12键可以临时将其关闭。
“动态输入”有三个组件：
指针输入、标注输入和动态提示。
在“动态”上单击鼠标右键，然后单击“设置”，以控制启用“动态输入”时每个组件所显示的内容。
指针输入
当启用指针输入且有命令在执行时，十字光标的位置将在光标附近的工具栏提示中显示为坐标。
可以在工具栏提示中输入坐标值，而不用在命令行中输入。
标注输入
启用标注输入时，当命令提示输入第二点时，工具栏提示将显示距离和角度值。
在工具栏提示中的值将随着光标移动而改变。
按TAB键可以移动到要更改的值。
注意 对于标注输入，在输入字段中输入值并按TAB键后，该字段将显示一个锁定图标，并且光标会受您输入的值约束。
使用夹点编辑对象时，标注输入工具栏提示可能会显示以下信息：
动态提示
启用动态提示时，提示会显示在光标附近的工具栏提示中。
用户可以在工具栏提示（而不是在命令行）中输入响应。
按下箭头键可以查看和选择选项。
按上箭头键可以显示最近的输入。
2.2.2对象捕捉
2.2.2.1对象捕捉
由于在绘图中需要频繁地使用对象捕捉功能，因此AutoCAD中允许用户将某些对象捕捉方式缺省设置为打开状态，这样当光标接近捕捉点时，系统会产生自动捕捉标记、捕捉提示和磁吸供用户使用。
在“草图设置”对话框的“对象捕捉”选项卡中可以看到各种对象捕捉模式，如图1.4-3所示。
图中被选中的对象捕捉模式将会在绘图中缺省使用。
建议：
尽量只打开几个常用的捕捉模式，如端点、交点等。
如果打开的捕捉模式过多，则图形较复杂时会彼此有较大的干扰。
图1.4-3对象捕捉选项卡设置对话框
2.2.2.2对象捕捉追踪
在AutoCAD中还提供了“对象捕捉追踪”功能，该功能可以看作是“对象捕捉”和“极轴追踪”功能的联合应用。
即用户先根据“对象捕捉”功能确定对象的某一特征点（只需将光标在该点上停留片刻，当自动捕捉标记中出现黄色的“+”标记即可），然后以该点为基准点进行追踪，来得到准确的目标点。
图3-19对象捕捉追踪示意图
对象捕捉追踪功能有两种形式，在“草图设置”对话框的“极轴追踪”选项卡中，包含有“对象捕捉追踪设置”栏，其中提供两种选择：
Ø仅正交追踪：
只显示通过基点的水平和垂直方向上的追踪路径。
Ø用所有极轴角设置追踪：
将极轴追踪设置应用到对象捕捉追踪，即使用增量角、附加角等方向显示追踪路径。
打开或关闭对象捕捉追踪的方式：
Ø在状态栏上使用
按钮
Ø使用功能键F11进行切换
Ø在状态栏中
按钮上使用快捷菜单
Ø在“DraftingSettings（草图设置）”对话框中设置
注意对象捕捉追踪应与对象捕捉配合使用。
使用对象捕捉追踪时必须打开一个或多个对象捕捉，同时启用对象捕捉。
但极轴追踪的状态不影响对象捕捉追踪的使用，即使极轴追踪处于关闭状态，用户仍可在对象捕捉追踪中使用极轴角进行追踪。
2.2.3极轴追踪
2.2.3.1极轴追踪简介
使用极轴追踪的功能可以用指定的角度来绘制对象。
设计人员在极轴追踪模式下确定目标点时，系统会在光标接近指定的角度方向上显示临时的对齐路径，并自动地在对齐路径上捕捉距离光标最近的点（即极轴角固定、极轴距离可变），同时给出该点的信息提示，用户可据此准确地确定目标点。
使用极轴追踪关键是确定极轴角的设置。
设计人员在“草图设置”对话框的“极轴追踪”选项卡中可以对极轴角进行设置，如图1.4-1所示。
图1.4-2极轴追踪选项卡设置对话框
2.2.3.2极轴角的设置
Ø增量角：
在框中选择或输入某一增量角后，系统将沿与增量角成整倍数的方向上指定点的位置。
例如，增量角为45º，系统将沿着0º、45º、90º、135º、180º、225º、270º和315º方向指定目标点的位置。
Ø附加角：
除了增量角以外，用户还可以指定附加角来指定追踪方向。
注意，附加角的整数倍方向并没有意义。
如用户需使用附加角，可单击【新建】按钮在表中添加，最多可定义10个附加角。
不需要的附加角可用【删除】按钮删除。
Ø对象捕捉追踪设置：
✓仅正交追踪：
只显示通过基点的水平和垂直方向上的追踪路径
✓用所有极轴角设置追踪：
将极轴追踪设置应用到对象捕捉追踪，即使用增量角、附加角等方向显示追踪路径。
Ø极轴角测量：
✓绝对：
以当前坐标系为基准计算极轴追踪角。
✓相对上一段：
以最后创建的两个点之间的直线为基准计算极轴追踪角。
如果一条直线以其他直线的端点、中点或最近点等为起点，极轴角将相对该直线进行计算。
注意：
当“极轴追踪”模式设置为打开时，用户仍可以用光标在非对齐方向上指定目标点，这与“捕捉”模式不同。
当这两种模式均处于打开状态时，只能以捕捉模式（包括栅格捕捉和极轴捕捉）为准。
2.2.4草图设置选项
对于上述各种绘图辅助工具，AutoCAD可根据草图设置选项进行控制。
草图设置包含在“选项”对话框中，用户可选择菜单【工具】->【选项】显示该对话框，如图3-20所示。
图1.4-4草图选项卡设置对话框
在“Drafting（草图）”选项卡中，可以控制多个AutoCAD绘图辅助工具。
例如，自动捕捉可精确定位对象上的点；自动追踪可以以特定的角度或与其他对象的特定关系来绘制图形对象。
其中较为重要的设置如下：
Ø“自动捕捉设置”栏：
控制与对象捕捉相关的设置。
✓标记：
控制自动捕捉标记的显示。
✓磁吸：
打开或关闭自动捕捉磁吸。
磁吸将十字光标的移动自动锁定到最近的捕捉点上。
✓显示自动捕捉工具栏提示：
控制自动捕捉工具栏提示的显示。
✓显示自动捕捉靶框：
控制自动捕捉靶框的显示。
当捕捉对象时，在十字光标内部将出现一个方框，这就是靶框。
✓自动捕捉标记颜色：
指定自动捕捉标记的颜色。
Ø“自动捕捉标记大小”栏：
设置自动捕捉标记的显示尺寸。
取值范围1～20像素。
Ø“自动追踪设置”栏：
控制与自动追踪方式有关的设置。
✓显示极轴追踪矢量：
将极轴追踪方式设置为开或关。
✓显示全屏追踪矢量：
控制追踪矢量的显示。
追踪矢量是辅助用户以特定角度或根据与其他对象特定关系来绘制对象的构造线。
如果选择此选项，AutoCAD将以无限长直线显示对齐矢量。
✓显示自动追踪工具栏提示：
控制自动追踪工具栏提示的显示。
Ø“对齐点获取”栏：
控制在图形中显示对齐矢量的方法。
✓自动：
当靶框移到对象捕捉上时，自动显示追踪矢量。
✓用Shift键获取：
当按Shift键并将靶框移到对象捕捉上时，显示追踪矢量。
Ø“靶框大小”栏：
设置自动捕捉靶框的显示尺寸。
取值范围1～50像素。
2.3正交
正交模式用于约束光标在水平或垂直方向上的移动。
如果打开正交模式，则使用光标所确定的相邻两点的连线必须垂直或平行于坐标轴。
因此，如果要绘制的图形完全由水平或垂直的直线组成时，那么使用这种模式是非常方便的。
打开或关闭正交的方式：
Ø在状态栏上使用
按钮
Ø使用功能键F8进行切换
Ø在状态栏中
按钮上使用快捷菜单
Ø在命令行中使用“ortho”命令
注意：
正交模式受当前栅格的旋转角影响。
正交模式并不影响从键盘上输入点。
2.4图层和对象特性的使用
在第1章绘图环境准备里，我们已经把模板文件acadiso.dwt复制到相应位置，在模板文件里，我们已经设置好图层，绘图中。
我们只要用好图层就可以了。
Ø绘制粗实线时图层使用CONT层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
Ø绘制细实线、输入文字时图层使用TEXT层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
Ø绘制中心线时图层使用CENTER层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
Ø绘制双点画线时图层使用DASH层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
Ø标注尺寸、插入节点时图层使用DIM层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
Ø绘制虚线时图层使用HIDDEN层，对象特性颜色、线形和线粗均为ByLayer.
2.5坐标表示方法
AutoCAD2006中，坐标系分为不可更改的世界坐标系（WCS）和可以更改的用户坐标系（UCS）.通常压力容器计算机辅助设计中仅使用世界坐标系的平面坐标系（即第三维坐标始终为零）。
2.5.1绝对坐标
Ø笛卡儿坐标系又称直角坐标系，它用x轴、y轴长度来定义一个点，即（x，y）；
Ø极坐标系，它用距几点的长度和极角来定义一个点，即（L<α）。
2.5.2相对坐标
Ø相对直角坐标系，它用（@x，y）来定义一个点；
Ø相对极坐标系，它用（@L<α）来定义一个点。
2.5.3坐标显示
AutoCAD屏幕左下角状态栏中的坐标值有三种现实状态：
绝对直角坐标，相对极坐标和关闭。
在这三种状态之间进行切换的方法有三种：
ØF6
Ø显示坐标值区域单击或双击
Ø显示坐标值区域单击右键
2.6放弃与重做
2.6.1放弃（undo）
Ø功能
✧取消前面的一个或多个操作。
Ø调用方法
✧菜单：
【编辑】->【放弃】
✧命令：
undo（u）
✧组合键：
Ctrl+z
2.6.2重做（redo）
Ø功能
✧恢复由undo命令或Ctrl+z所放弃的操作。
Ø调用方法
✧菜单：
【编辑】->【重做】
✧命令：
redo
✧组合键：
Ctrl+y
第3章基本绘图
任何一张工程图纸，不论其复杂与否，都是由一些基本的实体组成。
本章介绍这些基本实体的绘制方法及过程。
AutoCAD提供许多种实体的绘制命令。
用户可以通过“绘图”菜单调用这些绘制实体的命令，也可以在“绘图”工具栏中调用这些绘制实体的命令。
有些命令用户只能在命令提示行中输入。
几乎所有的AutoCAD命令都可以通过三种方式执行：
菜单、工具栏和命令行。
当然，命令是核心、本质的东西，菜单和工具栏最终还是调用命令方式执行。
3.1直线
Ø功能
直线是图形中最常见、最简单的实体。
绘制直线的命令是line。
用户通过执行该命令绘制一条或连续多条直线、折线等。
直线是图形中最常见、最简单的实体。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【直线】
✧命令：
Line（L）
✧工具栏：
Ø技巧：
a）.点到点；b）.U的使用。
Ø补充：
点的定位有4种：
1）绝对直角坐标（100，100）；2）相对直角坐标（@100，100）；3）绝对极坐标（100<30）；4）相对极坐标（@100<30）。
3.2构造线
Ø功能
构造线用于绘制双向无限长的直线，这些直线通常作为绘图过程中的辅助线，把它裁减后也可以做直线
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【构造线】
✧命令：
Xline
✧工具栏：
Ø技巧：
a）.点到点；b）.[水平（H）/垂直（V）/角度（A）/二等分（B）/偏移（O）]
Ø补充：
构造线一般用作辅助线，在图形完成之后，辅助线要被删除。
但是,构造线也可以通过裁减命令变成射线或者线段。
3.3多段线
Ø功能
多段线是AutoCAD中常用的一个实体。
多段线是由直线和弧线组成，但整条多段线仍是一个实体。
用户可以利用多段线绘制出有宽度的线。
在机械制图中，一般用于绘制边框线。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【多段线】
✧命令：
Pline（PL）
✧工具栏：
Ø补充：
通过Fill命令可以确定多段线是否填充。
3.4正多边形
Ø功能
创建边数为3～1024之间的正多边形。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【正多边形】
✧命令：
Polygon
✧工具栏：
Ø补充：
正多边形实际上是多段线，所以不要希望能够捕捉到一个已经存在的多边形的中心。
3.5矩形
Ø功能
绘制具有宽度、倒角和圆角的矩形。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【矩形】
✧命令：
Rectang（rec）
✧工具栏：
Ø技巧：
a）.点到对角点。
3.6圆弧
Ø功能
绘制圆弧。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【圆弧】->【*】
✧命令：
Arc（a）
✧工具栏：
Ø技巧：
可以考虑先绘制圆，然后通过裁剪命令得到圆弧。
3.7圆
Ø功能
可以用各种几何理论确定圆的方式绘制圆。
它也是图形中常见的元素。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【圆】->【*】
✧命令：
Circle（c）
✧工具栏：
Ø提示：
“圆心->半径”方式绘制圆必须掌握，它是常用方式。
3.8样条曲线
Ø功能
样条曲线也称平滑多义线。
凡是形状不规则的曲线，如图样中的波浪线、相贯线等均可以用样条曲线来绘制。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【样条曲线】
✧命令：
Spline（spl）
✧工具栏：
3.9椭圆或椭圆弧
Ø功能
绘制椭圆或椭圆弧
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【椭圆】->【*】
✧命令：
Ellipse
✧工具栏：
Ø提示：
在命令中椭圆和椭圆弧为同一命令ellipse，在命令执行后输入a就是绘制椭圆弧了。
3.10创建块
Ø功能
创建绘制在几个图层上的不同颜色，线形和线宽等特性的对象的组合。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【块】->【*】
✧命令：
Block
✧工具栏：
Ø提示：
压力容器常规设计极少用到块，了解即可。
3.11插入块
Ø功能
可以插入图块。
Ø调用方法
✧命令：
Insert
✧工具栏：
Ø提示：
压力容器常规设计极少用到块，了解即可。
3.12点
3.12.1设置点的式样
Ø功能
✧可以对相对于屏幕或使用绝对单位设置点的式样和大小，修改点的式样，显示当前点式样的大小
Ø调用方法
✧菜单：
【格式】->【点式样】
✧命令：
Ddptype
3.12.2绘制单个点或多个点
Ø功能
✧创建单个点或多个点
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【点】->【*】
✧命令：
Point
✧工具栏：
Ø提示：
压力容器常规设计点的使用不多，了解即可。
Ø补充：
定距等分点和定数等分点。
3.13图案填充
Ø功能
把某种图案或剖面线填入已经绘制好的制定区域内。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【图案填充】
✧命令：
Bhatch
✧工具栏：
Ø提示：
ANSI31为金属剖面线，是常用图案。
3.14创建面域
Ø功能
从闭合的形或环创建二维区域。
Ø调用方法
✧菜单：
【绘图】->【面域】
✧命令：
Region
✧工具栏：
Ø提示：
压力容器常规设计中常用来计算不规则图形的周长与面积。
第4章编辑图形
AutoCAD除了可以利用前面介绍的基本绘图命令直接绘制图形外，有时还必须对已经绘制的图形进行修改编辑，包括对已绘制的图形进行选择对象、徒刑实体的多种复制（复制、偏移、镜像、阵列）、图形实体的位移变化（移动、旋转、比例缩放、拉伸、拉长）、图形实体的修改（修剪、圆角、倒角、
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