catia曲面设计
CATIA自由曲面设计
以平面对称调整
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匹配曲面
曲面之间的联系可以是: 1- Point continuity (曲面边界被选择的新边界代替） 2- Tangent continuity 曲面沿选定的边界与另一曲面相切 3- Curvature 曲率连续 首先选需要调整的边界, 再选匹配的曲线 • 曲面将自动修改并显示信息 约束类型可被显示 (dashboard 内定义) 和被调整
3 种类型: • Basic = Analytic • Advanced = Approximated • Auto
步骤同前
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3D空间曲线
显示 在 dashboard 两种显示模式可以使用: - Contact points: 显示接触点. - U,V orders: 显示控制段落
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匹配类型 Analytic或 Approximated : • Analytic； • Approximated； • 选 Auto 模式让系统自动定义
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显示 : • 通过Quick connect Checker显示
距离、角度和曲率。 • Control Points to check/ modify
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平行曲面
Offset Surface
可以显示信息；并且是将曲面偏置，不是重新做一 个曲面
定义结果特性:
• 误差值 • 或控制点的值
Variable offset: 对每个角单独进行编辑
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如果是一个被裁切的曲面，其将按 照原始曲面进行偏置
Catia曲面设计
2、修复曲面
修复曲面是指将这两个独立存在的有间隙的曲面之间的间隙通过修复命令填补起来，
使两个曲面连接在一起。例如，地形面存在孔洞可以用修复命令来批量填补。
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编辑线框和曲面
3、分割曲面
行剪切。
和修剪曲面
；
分割命令可以对两个相交的曲面或是曲线进行分割，修剪是在两个元素之间互相进
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实体化曲面模型
切换到实体设计工作台后，可以使用基于曲面的实体操作工具条对曲面模型实体化。 在曲面特征被创建好以后，可以： 一、将曲面造型转换为实体特征——创建封闭曲面特征； 二、用曲面特征修剪实体特征——创建分割实体特征； 三、直接将曲面特征变成薄壳状态的实体特征——创建加厚曲面特征； 分别介绍如下： 一、创建封闭曲面特征
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创建三维线框几何特征
在曲面设计中，常用的线框几何特征罗列如下： 1、创建点 2、创建多点和多面 3、创建直线 4、创建基准平面
5、创建圆
6、创建投影曲线 7、创建相交曲线 8、创建样条曲线 分别介绍如下：
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a) 点-点：通过直线段的两个端点创建直线；
b) 点-方向：通过制定起点和方向来创建直线； c) 曲线的切线：通过曲线上的点、方向、相切类型来创建直线。 4、创建基准平面 可以通过以下方法来创建基准平面： a) 偏移平面：通过所选取的参考平面偏移一定的距离创建平面； b) 通过两条直线：通过选取两条直线来创建平面（注意：当选中“不允 许非共面曲线”复选框时，所选择的两条直线必须共面才能创建平面； c) 曲线的法线\切线：通过选取曲线以及曲线上的点，可以创建曲线上通 过该点的法线\切线面。
CATIA A级曲面基本设计
CATIA A级曲面基本设计示意图一、A级曲面基本设计意图：A级曲面通常是围绕造型师的设计意图，为了实现所需要的三维数字模型，来验证造型要求是否成立。
为了弥补手工模型制作缺陷，所以使用当今最先进的计算机辅助设计工具，进行数字化高精度处理，可直接定义所需的设计参数，可直接在计算机进行光顺品质检查。
所谓的A级曲面通常是指有规律性曲面，它可以定义单个曲面，也可以定义整体曲面的完整性，A级曲面严格定义就是完美表达形体，精度要求非常高。
二、A级曲面评价原则A级曲面: 所谓的A级曲面通常是指有规律性曲面，它可以定义单个曲面，也可以定义整体曲面的完整性，A级曲面严格定义就是完美表达形体，精度要求非常高。
对于单一A级曲面，其控制顶点排列必须有规律，最高阶数通常在5~6阶，最高一般不超过8阶。
曲面边界延伸后一般不会出现卷曲自交现象。
总之单一曲面要简单漂亮，曲率一般单凸，斑马纹一般均匀分布，并有规律性变化。
对于整体A级曲面，所有曲面控制顶点一般排列整齐，相关特征流动方向均匀一致，对于汽车高可见区零件及仪表板表面，门内饰板上部等，曲面的质量达到95%以上的大的特征面达到2阶曲率连续或2阶曲率以上连续, 5%的局部少可见区小面或过渡圆角达到1阶连续或1阶曲率以上连续. 特征面在分块线（分缝线）处在高可见区要2阶或以上曲率连续，少可见区或不特别重要的零件分块线（缝隙处）区可小区域1阶曲率连续（如果是造型因素不连续也可以例外）。
特征性不连续属正常造型设计可以不连续，对于大曲面特征最好采用单一特征曲面，个别不能用一个面而必须用两个特征面拼接的高可见区大面，要2阶或2阶以上的连续，以使曲面质量达到较高水平。
三、A级曲面光顺基本要求外表面所有区域及内饰的高可见区表面都属于A级曲面。
A面中95%大面和明显区域特征面间拼接处位置偏差小于0.005mm, 角度偏差小于0.05度，且必须为单片面（v和u 方向均为单patch 面），阶数小于等于6阶，个别不超过8阶。
(CATIA逆向设计基础)第4章自由曲面设计模块
03 Catia自由曲面设计模块 介绍
Catia的自由曲面设计工具
Catia的自由曲面设计工具提供了强大的建模能力，可以创建复杂的曲面和形状，满 足各种设计需求。
该工具集成了多种建模技术，如曲线、曲面和实体建模，使得用户能够灵活地创建 和编辑自由曲面。
用户可以通过交互式界面轻松地调整曲面的形状和参数，实现高效的设计和修改。
曲面质量评估与优化
Catia提供了曲面质量评估工具，可以帮助用户检 查曲面的连续性、几何误差和其他质量指标。
通过分析曲面的质量，用户可以识别和解决潜在 的问题，提高曲面的准确性和美观度。
优化工具可以帮助用户改善曲面的形状、光顺性 和其他属性，提高设计效率和质量。
曲面数据的管理与导
Catia提供了强大的数据管理 功能，允许用户组织和存储曲 面数据，方便后续的编辑和引
Catia软件将进一步集成更 多的设计和分析工具，以 提供更全面的解决方案。
智能化
借助人工智能和机器学习 技术，Catia软件将实现智 能化的设计和优化，提高 设计效率和质量。
云化
Catia软件将加强与云计算 的结合，实现数据共享、 远程协作等功能，提升用 户体验和工作效率。
自由曲面设计的未来应用场景
Catia的自由曲面设计模块提供了多种曲线和曲面的创建、编 辑和分析工具，支持设计师进行复杂曲面造型和优化。同时 ，Catia还支持与其他CAD软件的集成，方便设计师进行数据 交换和协同工作。
02 自由曲面设计基础
曲面几何基础
曲面的定义
曲面是一组点在三维空间中的集合，这些点由连续的参数 曲线定义。曲面可以由一个或多个参数方程表示，其中参 数可以是二维平面上的一个点或角度。
编辑曲面
编辑曲面包括调整曲面的形状、修改曲面的参数方程、分割曲面等操作。 在Catia中，可以使用多种工具来编辑曲面，如移动、旋转、缩放等。
CATIA曲面设计实例分析
CATIA曲面设计实例分析CATIA（Computer Aided Three-dimensional Interactive Application）是一种广泛应用于机械设计和CAD/CAM领域的三维建模软件。
在CATIA中，曲面设计是一项重要的功能，可以用于创建各种复杂形状的曲面。
本文将通过分析一个CATIA曲面设计的实例来探讨其应用和技巧。
一、实例背景我们以设计一款汽车车身为例来进行CATIA曲面设计的实例分析。
汽车车身在外观设计中起到重要的作用，曲面造型的设计关乎整体外观的美观与流线型。
通过CATIA曲面设计，设计师可以精确控制曲面的形状和曲率，实现高质量的外观效果。
二、曲面建模基础在进行曲面设计前，我们需要先了解曲面建模的基本概念和技术。
1. B样条曲线和曲面：B样条曲线和曲面是CATIA中常用的曲线和曲面建模方法。
B样条曲线由一系列控制点和权重函数定义，可以通过调整控制点的位置和权重来调整曲线形状。
曲面则是在二维平面上通过多个B样条曲线的组合而成。
2. 控制点和权重：控制点是曲线或曲面形状塑造的关键。
通过调整控制点的位置和权重，可以改变曲线和曲面的形状。
权重用于调整控制点对曲线或曲面形状的影响程度，不同权重值会产生不同效果。
3. 曲面属性：曲面的属性包括曲率、凸度、对称性等。
通过调整曲面的属性，可以实现不同的外观效果和设计要求。
三、CATIA曲面设计实例在CATIA中，曲面设计是一个迭代的过程，需要不断调整和优化曲面形状。
下面是一个简化的CATIA曲面设计实例：1. 创建基准曲线：首先，在XY平面上创建汽车车身的基准曲线。
通过绘制多个B样条曲线，并设置控制点和权重来实现曲线的形状。
2. 创建曲面：根据基准曲线，使用CATIA的曲面命令创建车身的曲面。
通过调整曲面的控制点和属性，不断优化曲面的形状，使之符合设计要求。
3. 确定剖面位置：根据设计要求，确定车身的不同剖面位置，如前轮拱、后轮拱、车顶等。
CATIA逆向设计基础-自由曲面设计模块
5 转换
Converter Wizard
6 复制几何参数
Copy Geometric Parameters
4.3.2 形状修改
对称
扩展 Extend
控制点
单边匹配 Match Surface
全局变形 Global Deformation
外形拟合 Fit to Geometry
4.3.2 形状修改
4.1 曲线创建
曲线投影
4.1 曲线创建
曲线圆角匹配 （基本不用）
曲线匹配（Match Curve）命令可按照定义的连续性，在空间上将一条 曲线连接到另一条曲线上。
4.2 曲面创建（重点）
自由曲面工作台为用户提供了多种曲线创建方法
网状曲面 样式扫略
直线—曲率半径无穷大，曲率为0mm-1； 圆—曲率半径即圆的半径，曲率为半径
的倒数！（均匀一致）
01 Curvature analysis.CATPart
4.4.1 曲线的分析
曲线的连续性分析
G0—分析两曲线/曲面之间的 间隙；(0 mm) G1—分析两曲线/曲面之间的 相切情况；(0°) G2—分析曲线/曲面的曲率; (0，A级曲面应当达到的级别) G3—分析曲线/曲面曲率的变 化率；(0°)
G0：保持位置连续； G1：保持切线连续； G2：保持曲率连续； G3：保持曲率变化率连续。
10Styling R.CATPart
4.2 曲面创建
4.2.9样式圆角
无修剪
1修剪 G0
G2
4.2 曲面创建
• 4.2.10 网状曲面
11Net Surface.CATPart
11 Multi-sections surface.CATPart
(整理)Catia--曲面设计.
第一章曲面设计概要1、曲面造型的数学概念：（1）、贝塞尔（Bezier）曲线与曲面：法国雷诺的Bezier在1962年提出的，是三次曲线的形成原理。
这是由四个位置矢量Q0、Q1、Q2、Q3定义的曲线。
通常将Q0，Q1，…，Qn组成的多边形折线称为Bezier控制多边形，多边形的第一条折线与最后一条折线代表曲线起点和终点的切线方向，其他折线用于定义曲线的阶次与形状。
（2）、B样条曲线与曲面：与Bezier曲线不同的是权函数不采用伯恩斯坦基函数，而采用B样条基函数。
（3）、非均匀有利B样条（NURBS）曲线与曲面：NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写。
Non-Uniform（非统一）指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。
当创建一个不规则曲面的时候，这一点非常有用。
同样，统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说，这是一个严重的缺陷。
Rational（有理）指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。
B-Spline（B样条）指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内差值替换。
（4）NURBS曲面的特性及曲面连续性定义：NURBS曲面的特性：NURBS用数学方法来描述形体，采用解析几何图形，曲线或曲面上任何一点都有其对应的坐标（x,y,z），据有高度的精确性。
曲面G1与G2连续性定义：Gn表示两个几何对象间的实际连续程度。
●G0：两个对象相连或两个对象的位置是连续的。
●G1：两个对象光滑连接，一阶微分连续，或者是相切连续的。
●G2：两个对象光滑连接，二阶微分连续，或者两个对象的曲率是连续的。
●G3：两个对象光滑连接，三阶微分连续。
●Gn的连续性是独立于表示（参数化）的。
2、检查曲面光滑的方法：①、对构造的曲面进行渲染处理，可通过透视、透明度和多重光源等处理手段产生高清晰度的、逼真的彩色图像，再根据处理后的图像光亮度的分布规律来判断出曲面的光滑度。
CATIA软件曲面建模方法
CATIA软件曲面建模方法CATIA是一种广泛应用于工程设计领域的软件，它具备强大的曲面建模功能，能够帮助用户在设计过程中轻松创建各种复杂的曲面形状。
本文将介绍CATIA软件中常用的曲面建模方法，帮助读者更好地了解和应用这一工具。
一、概述曲面建模是指根据给定的点、线或曲线来创建平滑曲面的过程。
CATIA软件提供了多种方法和工具来实现曲面建模，涵盖了从简单曲面到复杂曲面的创建和编辑。
二、基本曲面建模方法1. 简单曲面：在CATIA软件中，我们可以使用基本的形状生成命令来创建简单的曲面，例如：平面、球体、圆柱和锥体等。
这些形状可以通过参数化调整来满足设计需求。
2. 曲线生成曲面：CATIA软件中的曲线工具可以帮助用户创建各种曲线，例如：直线、圆弧、样条曲线等。
通过选择并连接这些曲线，可以生成平滑的曲面。
3. 曲面修剪：当曲面模型需要进行修剪时，CATIA软件提供了修剪工具，该工具可以根据指定的边界曲线来修剪曲面。
4. 曲面融合：曲面融合是将不同曲面连接成整体的过程。
CATIA软件中的融合面功能可以帮助用户在曲面之间创建平滑过渡。
5. 曲面分割：曲面分割是将曲面按照指定的几何形状进行分割的过程。
CATIA软件中的分割功能可以帮助用户按照要求的形状将曲面分割成多个部分。
三、高级曲面建模方法除了基本的曲面建模方法外，CATIA软件还提供了一些高级曲面建模工具，用于创建更复杂的曲面形状。
1. 曲线投影：CATIA软件中的曲线投影功能可以通过选择曲线及其投影方向，将曲线投影到平面或曲面上，从而生成新的曲面。
2. 曲面偏移：曲面偏移是指在给定曲面上创建一个相似但具有不同大小或位置的新曲面。
CATIA软件的曲面偏移功能可以帮助用户进行此操作。
3. 曲面增强：在CATIA软件中，我们可以使用曲面增强工具来对现有曲面进行修饰和增强，例如添加细分曲线、细节和模型边缘等。
四、应用案例以下是一些CATIA软件曲面建模方法在实际工程设计中的应用案例：1. 汽车外观设计：CATIA的曲面建模功能可以帮助汽车设计师创建车身表面的复杂曲线和曲面，从而实现独特且流线型的外观设计。
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在构造扫描曲面时，轮廓线 （Profile）只能有一条， 且必须是平面曲线
用一条或两条引导曲线（Guide Curve）控制扫描曲面的生成 ，可以是平面曲线或空间曲线
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扫描曲面（Sweep）（2/4）
用直线轮廓线（Implicit Line）生成扫描曲面
直线轮廓类型示例
二条限制线类型
限制线与中间线类型
在曲线上显示最大的不连续值
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Line tangent to curve
Bisecting line
Line Angle/Normal to curve
Line Normal to surface
23
三面相切倒圆（Tritangent Fillet）
生成一个倒圆面的同时，将其中的一个支撑面去掉。系统自动计算倒圆半径，以去掉其 中的一个面
7
通过边界创建面
选择曲线或曲面的边界形成封闭 边界。也可以为每条曲线选择支 撑曲面，这样能保证待生成填充 面与支撑面相切
生成两元素之间的过渡曲面
8
从其他曲面创建曲面
给定一个偏置值和一个方向 ，从以存面生成偏置面 。 偏置面与初始面平行
可以同时创建 几个偏置面
9
扫描曲面（Sweep）（1/4）
通过平面轮廓线（Profile），沿用户定义的参数（如引导曲线或参 考元素）运动，在轮廓线运动、变化过程中，轮廓线所在的平面始终 与脊骨曲线垂直，而生成的曲面
修剪元素只可以保留每个元 素的一部分
26
从曲面提取元素
可以从一个曲面给予传播条件提取边界，曲面或曲线
Face extraction
Edge extraction
萃取一些元素
Boundary extraction with limits
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转换 (1/2)
转换被用来修改线框或曲面元素的大小，位置，方位等
3
输入倒圆半径（Radius） 并且确认
在一些情况下，倒圆面有可能是重叠的，此时可选择Trim ribbons选 项，以修剪掉倒圆的重叠部分
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棱线倒圆（Edge Fillet）(2/2)
倒圆面端点约束示例
On plane On curve Coordinates
无约束
切矢约束
On surface Tangent on curve
某些特征无法直接用实体造型功能完成，可以先利用曲面设计平台的工具创建 出来，再利用基于曲面特征的功能得到所需的实体
1
点击合适的基于曲面特征图标 选择曲面被加工
2
3
确认特征的创建
34
通过曲面创建实体(2/2)
基于曲面创建实体的四种不同的方法 :
Split Body
Close Surface Sew Surface
1
点击Tritangent Fillet工具条 选择要倒圆的二个面（Faces to fillet） 选择端部类型（Extrimities）
2
3
选择要去除的面（Face to remove），并且确认
24
修补元素
当合并几个曲面时修补操作 可以填充间隙
用Join这个操作可以集合一个单一元 素或几个相邻的曲面，几个相邻的曲 线
Tangency Analysis
Curvature Analysis
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检查曲线间的连接(1/2)
Distance analysis
三个分析类型 : - 距离分析 - 相切分析 - 曲率分析
Tangency analysis
Curvature analysis
47
检查曲线间的连接 (2/2)
Quick 选项允许用户勾选使得不连续 不侦测 如果相切和曲率不连续都被侦测, 仅 仅相切不连续显示
注意：在生成自适应扫描曲面的草图时，虽然草图形状相同，但如果对草 图的约束方式不同，最后生成的自适应扫描曲面的形状也不同
14
创建放样曲面
几个参数能建立定义放样曲面 :
Tangency Closing point
Guide curve Coupling Spine Manual coupling Limitation
输入倒圆半径（Radius） 并且确认
18
棱线倒圆（Edge Fillet）(1/2)
用于沿一个曲面的内部棱线生成一个过渡曲面
1
点击Shape Fillet工具条
2
选择要倒圆的棱线
选择过渡面端部类型（Extrimities） 可以选择外衍类型： Tangent：将倒圆面外衍到第一 条切矢不连续的棱线处。 Minimal：将倒圆面外衍到第一个 几何约束处。
15
几何操作功能（1/2）
修补元素 切割和修剪元素 从曲面提取元素 适用转换 推断元素 创建接近元素 创建阵列
16
几何操作功能（2/2）
两曲面倒圆（Shape Fillet） 创建线 创建平面 创建曲线
17
两曲面倒圆（Shape Fillet）
用于在两曲面间生成倒圆面，倒圆面是一球体在两面间滚动而生成的曲面
1
点击一个转换图标
2
显示转换对话框
一个操作可以同时转换 几个元素
3
输入转换的信息在定义框并且确认
28
转换 (2/2)
Affinity
六种转换类型:
Translation
Axis to Axis
Symmetry
Rotation Scaling
29
推断元素
外推一个曲线或曲面，延伸它到其他的元素 ，为了稍后的修剪，分离或求交
熟悉创建基本曲面
通过外形创建面 通过边界创建面 通过其他面创建面 创建放样曲面 从面抽取元素
5
通过外形创建面
一个闭合或不闭合的 轮廓给定一个方向和限 制，创建一个拉伸面
一个闭合或不闭合的轮廓给定 一根导线和一个面，或两根导 线，可以创建一个扫掠面
给定一个旋转轴和角度可以创 建一个旋转面
6
创建球体
支撑面 = Extrude.1
Support plane = YZ
41
在支撑面上工作 (2/2)
从平面创建支持面
栅格是永久的, 它们被添加到规格 树.
改变栅格设置
To deactivate the current grid : With the contextual menu
or using the Working Support Activity icon 42
38
操纵元素
剪切或复制一个或多个元 素
可以从规格树中删除 一个元素
or
选择欲定位剪切或复制元素 的位置，粘贴它们
39
创建数据特征
创建的几何元素不带历史记录
点击创建数据特征图标不激 活历史模式
创建数据特征元素
最后修改它的某一父特 征
40
在支撑面上工作 (1/2)
为了以后的元素创建选择一个平面或一个曲面作为支撑面
圆锥轮廓线类型的示例
二条引导线类型
三条引导线类型
四条引导线类型
五条引导线类型
13
自适应扫描曲面（Adaptative Sweep）
用于生成自适应扫描曲面 ，这种扫描曲面的轮廓线不明确指定，且沿引 导线方向有约束条件
如果还不存在引导线，可以用弹出菜单 创建一条直线或边界线作为引导线。系 统默认引导线为脊骨曲线 选择草绘曲线（Sketch），作为扫描曲面 的一条轮廓线。这时显示一个坐标系用以 表示第一个断面线所在的平面。草绘曲线 所在的平面必须与脊骨曲线相垂直
选择要延长对象的边界 , 选择要延长的几何体
选择外推模式 : 长度或限制
定义连续性和转换的类型
30
创建接近元素
一些建构元素由多个几何体组成。有时需要用到几何体的一部分
从多成份元素中提取与参考对象 最近部分的几何体
从草图或曲面提取接近元素
最初的元素被转换到 隐藏空间
选择一个参考元素, 例如定义一个 接近几何体的点作为接近元素
可以不修改几何元素把它移动到另 一个OPEN BODY
元素被插入到选择作为 目的元素之前
45
检查曲面间的连接
曲面连接处允许用户检查 : • the distance (mm) • the tangency (deg) • the curvature (%) 沿一个边界缝合两个面
Distance Analysis
1
点击Shape Fillet工具条
2
分别选择两个曲面（Support1、Support2）
确定倒圆面位置。在选择的两个曲 面上分别出现一个箭头，指向待生 成倒圆曲面的圆心位置，可以将箭 头反向来确定倒圆面的位置 选择倒圆面端点约束条件（Extrimities）
3
借助于Hold Curve和Spine选项，可以实现变半径倒圆
Thicken Surface
35
修改几何元素
编辑元素
36
编辑元素
编辑存在的元素去改变一些参数得到新的零件
可以修改图示曲面的旋转轴 和旋转角度
曲面依照新的参数被更 新
更改参数通过输入新的值或 进 行新的选择
37
工具运用
Manipulating Elements Creating Datum Features Working on a Support Updating a Part Selecting and Renaming an Open Body Moving an Element within an Open Body Applying Material onto a Surface
曲面造型功能
1
课程介绍
课程目标
在这个课程介绍各种曲面的造型方法