D моделирование в среде AutoCAD.

 

Твердотельные модели удобно использовать как строительные блоки, из которых строится 3D модель. При этом, можно использовать простые тела, т.е. трехмерные графические примитивы (конус, ящик, цилиндр, пирамид и т.п.). Для построения твердотелых моделей используют операции выдавливания поверхностей, сдвига для создания форм тел, соответствующих указанной траектории (так называемое, выдавливание по кинематической траектории), вращения контура детали вокруг ее оси (для тел вращения). Затем объекты можно редактировать или перекомпоновывать, создавая тем самым тела новых форм.

Определение выше указанных операций создания твердотельных моделей:

Сдвиг — у длинение 2D объекта вдоль определенной траектории.

Выдавливание — удлинение формы 2D объекта в направлении нормали в 3D-пространство.

Вращение — сдвиг 2D объекта вокруг указанной оси.

Построение по сечениям — удлинение контуров формы до одного или нескольких замкнутых или разомкнутых объектов.

Разрез — разделение твердотельного объекта на два отдельных 3D объекта.

Преобразование — преобразование объектов-сетей и плоских объектов, обладающих толщиной, в тела и поверхности.

Политело есть широкая полилиния, к которой применена операция выдавливания (см. слайд 7.2). Построение полител выполняется тем же способом, что и построение полилиний. При этом используются как прямые, так и изогнутые сегменты. В отличие от полилиний, к которым применена операция выдавливания и которые после этой операции теряют свойства ширины, политела сохраняют ширину составляющих их линейных сегментов. В политело могут быть преобразованы такие объекты, как отрезок, 2D полилиния, дуга или круг.

 

Каркасная модель представляет собой скелетное описание 3D объекта, состоящее из отрезков и кривых (см. слайд 7.3). Чтобы видеть структуру 3D объектов (тел, поверхностей и сетей), можно использовать визуальный стиль "Каркас".

Каркасные модели состоят только из точек, отрезков и кривых, описывающих кромки объекта. Построение каркасных моделей довольно трудоемко, т.к. каждый из составляющих такую модель объектов должен рисоваться и размещаться независимо от других,

Использование каркасных моделей позволяет:

1. Рассматривать модели из любой точки.
2. Автоматически генерировать ортогональные и дополнительные виды.
3. Легко генерировать расчлененные и перспективные виды.
4. Рассматривать взаимное расположение элементов в пространстве, оценивать кратчайшие расстояния между вершинами и ребрами и т.д.
5. Сократить число необходимых исходных элементов модели.

 

Сети 3D объектов

Этот метод создания 3D объектов реализован только в графической среде AutoCAD последних версий.

Для создания сети используются следующие способы:

1. Создание сетевых примитивов. Создание стандартных форм, таких как ящики, конусы, цилиндры, пирамиды, шары, клинья и торы.
2. Создание сети на основе других объектов. Создание объектов-сетей соединения, сдвига, вращения или сетей, определяемых кромкой, контуры которых определяются другими объектами или точками, при этом используют следующие команды: П-СОЕД, П-СДВИГ, П-ВРАЩ, П-КРОМКА.
3. Преобразование из объектов других типов. Преобразование существующих моделей тела или поверхности, включая составные модели, в объекты-сети (последнее с командой СЕТЬСГЛАДИТЬ). Для создания полигональных сетей, которые обычно описываются программами AutoLISP (используемыми для создания разомкнутой сети), используется команда 3DСЕТЬ.

Для создания сети с несколькими вершинами, определяемыми заданными пользователем координатами, используется команда ПГРАНЬ. Рекомендуется выполнять преобразо­вание в объект-сеть улучшенного типа, предоставляющий более широкие возможности редактирования.

Рассмотрим два важных понятия для создания сетей 3D объектов в среде AutoCAD, а именно: Тесселяция и Сглаживании.

Тесселяция - это набор плоских фигур, образующих объект-сеть. Тесселяционные секции, которые видны на невыбранных объектах-сетях, обозначают ребра доступных для редактирования граней сети. (Чтобы эти секции отображались в визуальном стиле "3D скрытый" или "Концептуальный", системной переменной VSEDGES необходимо присвоить значение «1»).

Когда выполняется сглаживание и уточнение объектов-сетей, повышается плотность тесселяции (количество тесселяционных секций).

Сглаживание. Повышение степени приближения поверхности сети к округлой форме. Степени сглаживания выбранных объектов можно повышать фиксированными приращениями или путем изменения степени сглаживания в палитре свойств. Степень сглаживания 0 (нуль) является самым низким уровнем сглаживания объекта-сети. Степень сглаживания 4 соответствует самому высокому уровню сглаживания.

2.2. 3D моделирование в среде КОМПАС 3D.

2.2.1. Отображение окна рабочего поля.

 

В каждой модели существует абсолютная система координат и их плоскости и оси. Названия координатных осей и плоскостей появляются в Дереве модели сразу после создания нового файла модели.

Изображение абсолютной системы координат модели показывается посередине окна в виде трех ортогональных отрезков. Общее начало отрезков — это начало абсолютной системы координат модели, точка с координатами 0, 0, 0.

По умолчанию прямоугольники координатных плоскостей расположены так, что их центры совмещены с началом координат — такое отображение позволяет пользователю увидеть размещение плоскостей в пространстве. Иногда для понимания расположения плоскости требуется, чтобы символизирующий ее прямоугольник был больше (меньше) или находился в другом месте плоскости. Тогда можно изменить размер и положение этого прямоугольника, перетаскивая мышью его характерные точки (они появляются, когда плоскость выделена).

Координатные оси и плоскости абсолютной системы координат невозможно удалить из файла модели. Их можно переименовать, а также включить/выключить их показ в окне модели.

В левом нижнем углу окна модели отображается еще один символ системы координат. Он состоит из трех объемных стрелок красного, зеленого и синего цветов, показывающих положительные направления осей X, Y, Z абсолютной системы координат. При повороте модели он поворачивается — так же, как и значок, расположенный в начале абсолютной системы координат, но, в отличие от последнего, не сдвигается при перемещении модели и не может быть отключен.

 

2.2.2. Основные понятия объектов в среде КОМПАС-3D.

 

Тело — часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью. Считается, что эта область заполнена однородным материалом. Тело состоит из элементов.

Грань — гладкая (необязательно плоская) часть поверхности тела.
Гладкая поверхность может состоять из нескольких сопряженных граней в случае, когда она образована операцией над несколькими сопряженными графическими объектами.

Ребро — кривая, разделяющая две грани.

Вершина — точка на конце ребра.

Элемент — объект, создание которого в модели приводит к добавлению или удалению материала тел. Элементы бывают формообразующие и дополнительные.

Компонент — деталь или стандартное изделие, входящее в состав сборки.

Сопряжение — параметрическая связь между компонентами сборки, формируемая заданием взаимного положения их элементов (например, параллельности граней или совпадения вершин и т.п.).

 

2.2.3. Принципы моделирования в среде КОМПАС-3D.

 

Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение булевых операций (объединения, вычитания и пересечения) над объемными элементами (сферами, призмами, цилиндрами, конусами, пирамидами и т.д.).

В КОМПАС-3D для задания формы объемных элементов выполняется такое перемеще­ние плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет форму элемента. Например, поворот дуги окружности вокруг оси образует сферу или тор, смещение многоугольника — призму, и т.д.

Плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообра- зую­щее перемещение эскиза — операцией.

Эскиз может располагаться в одной из ортогональных плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем.

Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами чертежно-графического редактора КОМПАС-3D. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения, команды параметризации и сервисные возможности. В эскиз можно перенести изображение из ранее подготовленного чертежа или фрагмента. Это позволяет при создании трехмерной модели опираться на существующую чертежно-конструкторскую документацию, созданную в среде 2D.

Различают следующие виды операций над эскизами:

1) выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном его плоскости;

2) вращение эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости;

3) кинематическая операция — перемещение эскиза вдоль указанной направляющей;

4) операция по сечениям — построение основания путем объединения поперечных сечений будущего тела.В случае построения тела по сечениям -эскизам создаются несколько эскизов-сечений будущего 3D тела под определенными углами друг к другу. После активации команды «Операция по сечениям» указанные сечения объединяются в одно тело.В одном из эскизов, используемых при формировании элемента, может быть изображена направляющая, задающая профиль элемента по сечениям. Использование направляющей при построении элемента по сечениям необязательно.

 

В зависимости от выполняемой операции определяются и требования к эскизам, а именно:

1) для операции выдавливания:

в эскизе может быть один или несколько контуров. Если контуров несколько, они должны быть либо все замкнуты, либо все разомкнуты. Если контуры замкнуты, они могут быть вложенными друг в друга. Уровень вложенности не ограничивается.

2) для операции вращения:

ось вращения должна быть изображена в эскизе отрезком со стилем линии Осевая или объектом типа Осевая линия. Ось вращения должна быть одна. В эскизе может быть один или несколько контуров. Если контуров несколько, они должны быть либо все замкнуты, либо все разомкнуты. Если контуры замкнуты, они могут быть вложенными друг в друга. Уровень вложенности не ограничивается. Ни один из контуров не должен пересекать ось вращения или ее продолжение.

3) для кинематического элемента:

когда формируется кинематический элемент, то используются сечение и траектория. Сечение всегда лежит в одном эскизе. Траектория может лежать в одном или нескольких эскизах либо состоять из эскизов, ребер и пространственных кривых.

4) требования к эскизу сечения:

как сказано выше, при формировании элемента по сечениям используются сечения и (иногда) осевая линия. Сечения всегда лежат в эскизах. Эскизы могут быть расположены в произвольно ориентированных плоскостях. В каждом эскизе может быть только один контур.

Контуры в эскизах должны быть или все замкнуты, или все разомкнуты. Если контуры сечений замкнуты, то осевая линия должна пересекать плоскости эскизов сечений внутри контуров сечений или в точках, принадлежащих этим контурам.

Если контуры сечений разомкнуты, то осевая линия должна пересекать контуры эскизов сечений. Если осевая линия — плоская кривая, то ее плоскость должна быть не параллельна плоскостям эскизов сечений.

 

2.2.3. Параметрические свойства модели.

 

Параметры любой модели можно изменять без изменения ее топологии. Для этого

используется два вида параметризации — вариационная и иерархическая.

Вариационная параметризация может осуществляться двумя способами:

– параметризация графических объектов в эскизе;

– сопряжение между собой компонентов сборки.

Иерархическая параметризация — это связи между объектами. Точнее говоря, иерархическая параметризация — это параметризация, при которой (в отличие от вариационной параметризации) определяющее значение имеет порядок создания объектов, точнее, порядок их подчинения друг другу — иерархия. Для создания любого объекта модели используются уже существующие объекты (например, для создания эскиза нужна плоскость или грань, для создания фаски — ребро и т.д.). Объект, для создания которого использовались любые части или характеристики другого объекта, считается подчиненным этому объекту. Например, эскиз построен на грани основания — эскиз подчиняется основанию. В эскизе есть проекции ребер приклеенного формообразующего элемента — эскиз подчиняется этому элементу — плоскость подчиняется оси и формообразующему элементу и т.п.

Кроме того, в трехмерной модели могут существовать переменные, от значений которых зависят ее размеры и топология.

Размеры модели определяются размерами эскизов ее элементов и их параметрами (например, глубиной выдавливания, углом уклона и др.). Переменные, соответствующие параметрам элементов и размерам в эскизе, создаются автоматически.

Топологию модели могут определять, например, такие параметры, как количество и шаг копий элемента и другие. Всем этим величинам автоматически ставятся в соответствие переменные, изменяя значения которых, пользователь может управлять топологией модели.

Возможно, так же, как и среде 2D задание уравнений, связывающих переменные в модели.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Изложите назначение 3D моделирования в различных операциях рабочего проектирования и дайте определение типов 3D моделей.

2. Основные виды операций при создании 3D моделей.

3. Назовите виды и изложите сущность двух видов параметризации 3D моделей.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: