这类带均匀多孔镂空的立方结构件,在文创装置、空间装饰、工业艺术陈设领域有很广的适配场景,日常做商业空间的艺术装置、公共区域的景观小品、创意产品的外观结构件都能直接复用结构逻辑。从结构设计逻辑来看,整个构件以正立方体为基础基体,六个面做完全对称的镂空开孔排布,整体对称平面数量接近9组,不管从哪个正交方向观察,结构的视觉重量感都保持均匀,不会出现某一侧视觉偏重的问题。做这类结构的建模时,首先要确定立方体的基础外轮廓边界,先把实心立方的基准面做平整,保证六个面的平面度公差控制在合理范围,避免后续做镂空特征时出现曲面偏移错位。镂空的孔洞不是简单的圆形或者方形直孔,而是做了带圆角过渡的异形长孔,每个孔洞的边缘都做了等半径的倒圆处理,
一方面是消除尖锐棱边的应力集中,避免结构在受外力碰撞时出现棱边崩裂的问题,另一方面是让光线穿过孔洞时形成更柔和的漫反射光影,不会出现生硬的阴影边界。结构的壁厚设计要结合实际使用的加工工艺调整,如果是做3D打印成型,最小壁厚不能低于1.2mm,否则打印过程中容易出现薄壁翘曲、支撑难以去除的问题;如果是做金属铸造工艺,壁厚要均匀控制在3-5mm之间,避免出现壁厚差过大导致的铸造缩孔缺陷。安装边界上,整个立方体的六个面都可以作为安装基准面,不需要额外做突出的安装耳,直接靠底面的平面接触放置就能保持稳定,如果需要做悬空固定,可以在立方体内部预留隐藏的安装螺柱孔,从外部看不到固定结构,不会破坏整体的镂空视觉完整性。
这类结构的实际用途不局限于静态陈设,也可以作为通风罩的外罩结构使用,均匀分布的镂空孔洞可以保证空气流通效率,同时带造型感的外观比普通的冲孔网罩更有设计感,适配对外观有要求的通风设备外装需求。做结构受力校核的时候要注意,因为整体是镂空结构,不能按照实心立方体的抗压强度来计算载荷,要针对每一条连接筋的截面做抗弯校核,尤其是立方体棱边位置的筋条,是整个结构的主要受力承载部位,筋条的截面宽度要比面中间位置的筋条宽15%左右,保证整体结构的抗变形能力。建模过程中处理曲面过渡的时候,要保证每个孔洞和立方体外表面的衔接处是G1连续以上的曲面顺滑度,不要出现曲面接痕,否则不管是做渲染还是后期加工出实物,接痕位置都会出现明显的外观瑕疵。
另外这类对称结构做建模的时候,可以先做单个面的1/4区域特征,再通过镜像、阵列的方式完成整个立方体的特征排布,既能保证所有孔洞的尺寸完全一致,也能减少重复建模的工作量,避免手动逐个绘制孔洞出现的尺寸偏差。如果是做大型的户外装置使用,还要在结构内部预留加强筋网格,内部加强筋不要和外部的镂空孔洞对齐,避免从外部看到内部的加强结构,破坏外观的整体性,同时加强筋的排布要顺着立方体的对角线方向布置,提升整体的抗扭性能,应对户外的风载、意外碰撞等外力影响。表面处理上,这类结构做金属质感的喷涂或者阳极氧化处理效果最佳,金色的金属质感搭配镂空的光影层次,能让整个结构的立体感更强,不管是放在室内展厅还是户外公共区域,都能形成比较突出的视觉焦点。
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