作为一名工程师，对于CAD制图功能是很熟悉的，但是，由于CAD功能强大，我们对于其他不常用的功能了解甚少！比如面域/质量特性的查询功能，很少有人关注。特别是在做结构强度校核时，如果你熟悉其用途，可以替代繁琐复杂的手工计算过程，轻易得到准确的物力参数，而且对于同一个复杂截面，无论操作者是谁，必定会得出唯一的数据，其准确性更是无可非议的，特别适应“结构设计计算书”的制定与审核。
本文将详细讲解利用CAD功能查询截面物理参数的方法及各功能的意义。 一、 引用CAD功能的位置 如果你的CAD界面没有以下快捷图标，可以鼠标右击调出。 1、 面域 快捷键位置：ACAD->绘图
2、 并集、差集、交集 快捷键位置：ACAD->实体编辑
3、 面域/质量特性的查询 快捷键位置：工具->查询—〉面域/质量特性的查询
二、
面域
1、 含义 可以从字面理解其含义：面积的区域； 2、 使用方法
（1） 准备一个待查截面（必
需是按1：1绘制的、轮廓线连续的图形）；
（2） 鼠标点击CAD“面域”
图标；
（3） 如同画“矩形”一样，
画一个矩形框，将待查截面包括到矩形框中，即取得待查截面中所有封闭图形的面域。
例如右图就是取面域操
作后的样式
3、 待查截面取面域后的意义
如上所述：待查截面取面域后，取得待查截面中所有封闭图形的面域，而不一定是一个面域。可以用鼠标点击其中的线段看看：取面域操作如果成功，点击某一线段时，显示的是一个面域闭合线；如果显示的仍然是线段，说明取面域操作失败！其唯一原因是待查截面线段不连续！上例所示截面取面域操作后，获得6个面域，其图形的几何意义是：这个待查截面由6个面域组成，即由6个面域组成的集合，面域拆分后如下图所示：
如何将待查截面的数个面域组和为一个面域呢？这就需要引入下面的集合运算。 三、
差集
1、 差集的含义
一个实体面域与非实体面域重叠时，实体面域减去非实体面域与其重叠的部分，所构成的新实体，称作差集运算。
2、 图形分析：依据定义，设实体面域为正，非实体面域为负，上图有重叠的面域是：面域正1
和负2，面域正5和负6，面域正3、正4独立；因此可以作2个差集运算。 3、 差集运算操作方式
（1） 鼠标左击实体面域，鼠标右击确定选择完成； （2） 鼠标逐一左击正值面域中包含的所有负值面域； （3） 鼠标右击确定操作完毕。 上例练习：
鼠标左击面域1，鼠标右击确定，鼠标左击2，鼠标右击完成，1、2面域合为一个面域； 鼠标左击面域5，鼠标右击确定，鼠标左击6，鼠标右击完成，5、6面域合为一个面域。
4、 差集运算的实际意义
经过上述差集运算操作实例，再点击待查截面时，变为4个面域了。其实体意义如右图所示。看上去与实际相符，这下可以查询了吧？不行！因为现在是由4个面域组成的实体，必须再进一步作集合运算，合为一个实体才可以。
四、
并集
1、 并集的含义
几个实体面域轮廓合并后所构成的实体，称作并集运算。 2、 并集运算操作方式
很简单：先鼠标左击并集图标，再连续左击需要合并的实体面域，最后鼠标右击完成。 3、 并集运算的实际意义 此时，将鼠标放到待查截面任意位置时，显示截面上的最大轮廓线和其中为“空”的所有轮廓线，逼真地显示了合并后的实体。
需要说明的是：并集运算操作后，实体轮廓并不一定是连续的。比如组合窗结合处，（下图受力方向如果垂直于水平方向时可行），我们可以将其视作一个实体处理。
五、
交集
交集的含义是 几个面域重叠部分组成的一个新面域。与本文无关。 六、
功能解释说明
上述有关面域、并集、差集、交集的定义、解释都是为了理解本文而定，并非实际教材中的严格定义，所以仅作为参考。 七、
面域/质量特性的查询
当你对待查截面做了以上实体操作后：
1、 鼠标左击工具->查询—〉面域/质量特性的查询；
2、 鼠标左击待查截面任意点；
3、 鼠标右击确定，弹出下图所示查询结果
4、 面域查询解释
（1） 面积 面域实体部分面积 571.9791 M㎡ （2） 周长 面域实体最大轮廓周长 624.5212 mm （3） 边界框 面域实体最大轮廓形成的矩形框：
左下角坐标 62.9807，121.3693 （相对于世界坐标） 右上角坐标 134.9807，176.3699 （相对于世界坐标） （4）质心 质心坐标 100,150 （相对于世界坐标）
（5）惯性矩 X:13082976.916 （相对于世界坐标X轴） Y:5833121.3556 （相对于世界坐标Y轴）
（6）惯性积 XY:8572809.2767 （相对于世界坐标）
( 7）旋转半径 X:151.2388 （相对于世界坐标X轴） Y:100.9858 （相对于世界坐标Y轴） (8) 主力矩与质心的 X-Y 方向：
I:112770.0463 沿[0.0691-0.99761] J:213834.7487 沿[0.9976-0.0691]
5、 面域查询中的有用数据
（1） 利用质心坐标可以直接画截面的质心位置，测出边界框距质心的４个距离：X3,Y3,X4,Y4; （2） 也可以直接用边界框左下脚坐标（X1,Y1）、右上角坐标(X2,Y2)、质心坐标(X0,Y0)计算
出４个距离：
X3=X0-X1 X4=X2-X1 Y3=Y0-Y1 Y4=Y2-Y1
（3） 惯性矩的取值 这是一个关键步骤，千万不要高错！
我们需要的是(8) 主力矩与质心的 X-Y 方向的数值，查询结果上显示的惯性矩，是相对与世界坐标的惯性矩，其数值随着你的待查截面在CAD绘图界面的位置变化而变化，而(8) 主力矩与质心的 X-Y 方向的数值是恒定的，也是符合查询目的实用数据。下图是将例图移动到质心坐标为0.0007,0.0006近似与世界坐标0,0重叠的位置后的查询结果：
两组数值非常接近，因为单位是毫米的4次方，我们使用时通常按厘米的4次方计算，其误差特别小。这就解决了很多同行的困惑。当让你如果手工会计算，可以用简单图形进行验证，定会于(8) 主力矩与质心的 X-Y 方向的数值相同。 本例转换为厘米的4次方后为： I=11.277 J=21.383
I和J是待查截面的X-Y 方向的惯性矩，即其一是X方向的，另一个是Y方向的。具体个是X方向的，那一个是Y方向的？这点就要看其后的“沿[X,Y]”的具体座标值确定。
教你一种简单的确定方法： 1、建立一个X,Y坐标系统系;
2、按照“沿[X,Y]”的X,Y值取一点;
3、将该点到坐标原点（0，0）画一条直线;
4、判断：如果这条直线接近X轴，则对应其前面的值就是X方向的惯性矩，反则是Y方向的惯性矩。右图是本例I,J对应的坐标示意图，表明：I＝11.277是对应X轴的惯性矩形;J=21.383是对应Y轴的惯性矩。
5、校核用惯性矩的取值：由受力方向确定，选择与受力方向垂直的那个轴的惯性矩。本例是门窗中梃，风荷载方向垂直与玻璃，即垂直与本例的X轴，因此选择惯性矩J＝21.383为校核用物理参数。
至于为什么“沿[X,Y]”与坐标轴不重合？是个复杂的力学问题，没必要研究彻底，知道其原因是图形不对称造成的即可。如果至少有一侧对称，就会完全重合。
八、 抵抗矩的计算
有了惯性矩，计算抵抗矩就简单了！
抵抗矩＝惯性矩除以截面中性轴到截面最大轮廓间的垂直距离 由于我们取了X轴的惯性矩，X轴就是中性轴，计算抵抗矩时就用到了前面讲到的与X轴垂直的两个值：Y3、Y4。 抵抗矩W1=I/Y3 抵抗矩W2=I/Y4
得到2个抵抗矩数值，选择个呢？依据材料力学“保守计算”法则，一定要选取较小的那个值！即选取Y3、Y4中的最大值作为除数。
查询得到了惯性矩I，再顺理计算出抵抗矩W，校核需的两个关键数值解决了。
讲了这么多，操作起来实际上很简单！只是一个技巧问题！要懂得其原理，不要被一些名词、代号所迷糊就达到了学习的目的。比如在查询结果表中有“惯性矩”，你可千万别上当！那是个没有用的废值！对于I与J两个惯性矩，一定要判断需要那个，千万不要以为I代号与国标、有关讲义、教材的代码相同就用，而J代码没有见过就不去理它。
祝你成功！
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