Shell的原理和方法

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Shell（薄壳）步骤是产品设计中重要一环，利用Shell特征可以给外观生成一个料厚。但是Shell特征并不能保证一定能成功，一个失败的shell特征往往会给后续生成料厚增加许多麻烦。所以掌握Shell的原理和方法对于结构设计者来说是非常必要的。
一个等料厚的shell过程实际就是一个外观面组的offset过程（当然shell也可以局部不等料厚）。所以为保证shell我们就要在构面的过程中注意曲面的质量。尽量减少不能offset料厚的面。但是也有很多情况是因为外观要求无法避免的，这时我们就要根据具体的情况来采取不同的对策，要采取正确的对策首先要了解原因。

影响shell特征失败的原因不外乎下面几种情况：
1.        单个曲面最小曲率过大
要shell的外观面组中假如有某个单面本身曲率过大，换句话说就是曲面最小半径太小，比要shell的料厚小的时候就会造成shell的失败。注意的是这里的曲率和高速曲率不同，这里的曲率是曲面的最大曲率（WildFire中的分析）。分析方法在WildFire中可以通过曲面最大最小曲率分析来得到最大曲率，其倒数就是最小半径，也就是能offset的最大值。而在proe2001中则是用半径分析来得到最小半径。如下图所示：

从上图的分析中可以得到曲面的最小半径为1.237，也就是说最大能shell1.237的平均料厚。假如现在的模型要shell 1.5料厚的话就会造成失败。那我们要采取什么样的措施才能让模型最终生成1.5mm的料厚呢？解决方法有两种，但是都有个前提，得到的料厚不再是等料厚的了，这是因为本身曲面曲率的原因，模型已经不可能可以shell等料厚了，我们需要对这个部分作特殊处理

方法一：局部薄料法
对局部过高曲率的曲面我们可以在Shell过程中用Spec thickness（指定料厚法）指定这些地方一个较为小一点的料厚，本例中就设为1.2，其他地方1.5mm。这样就可以达到成功shell的目的，虽然不是绝对的平均料厚，但是在大部分情况下局部料厚稍薄也是可以接受的。

生成的效果如下图所示。

方法二：局部近似料厚法。
这种方法就是把高曲率的局部曲面移到Shell特征之后进行加料，并用auto fit的方法把曲面向内offset料厚并使用该面进行减料。在需要时在减料前延伸内曲面。

最后的效果

2.        相邻两个曲面分别offset料厚后无法相交
这种情况有两种发生的可能，一种是两个面offset后延伸也无法相交，如下图所示(以前提过)

另一种情况就是两个面或其中一个面offset后无法延伸导致无法相交。

解决办法：人为的添加一个小圆角使得shell后这条交边可以用一个圆角代替，从而避开因无法相交导致的shell失败。如下示意图：
         

当然也可以采取和1中的shell后加料再减料的方法来实现。注意的是这时offset后的面因为是无法用自身面延伸的，所以offset后的面不够长来减料的话，考虑用相切面延伸或到面延伸的方法来加长以便能成功减料。

3.        shell结果造成几何退化
所谓的几何退化就是原本外观存在的几何图元（比如边界段），在Shell之后退化消失。这种情况也往往造成shell特征失败。我们用一个例子来看一下退化的表示形式：

解决办法：避免退化的产生，或者shell＋取代法。
最好的办法当然是重定义或稍作修改几何以避免退化的产生。但在外观需求的要求下可以用Shell后取代法来实现。具体操作方法如下。
Shell并指定会导致退化的面的特定料厚，而这个料厚刚好是退化的临界点，本例中就是线段变为点。如左下下图所示，本例种为指定料厚为1.42时发生。然后shell成功后再用料厚偏距刚才指定料厚的面生成一个面。用新面取代shell产生的对应面就行了。Wildfire中的话可以直接用offset加厚到料厚

4.        shell结果造成自相交
所谓自相交，就是一个特征内原来并不相交的几何在特征生成的过程中在某处发生了相交，这个就叫自相交，如下图所示。土黄色的面和深蓝色的面在外观上并不相交，但是如果进行Shell处理，那么生成的几何它忙将会变成相交（原来柱面退化消失）。这个就是自相交，度于规则的面，比如拉伸面，proe有时会正确处理，但是在大多数情况下自相交都会引起Shell的失败。