D моделирование в среде AutoCAD

Назначение и определение типов 3D моделей.

 

3D моделирование предназначено для осуществления следующих операций рабочего проектирования:

 

1. Просмотра модели из любой точки пространства.
2. Выполнения автоматической генерации основных и дополнительных 2D видов.
3. Автоматического создания сечений в 2D чертежах из 3D объектов.
4. Проверки взаимодействия элементов модели (деталей и узлов), например, при моделировании их сборки в производстве.
5. Выполнения инженерного анализа, а именно: извлечения характеристик (например, таких как масса, объем, центр тяжести и моменты инерции объекта проектирования), необходимых как для выполнения инженерных расчетов, так и непосредственно для производства изделий.
6. Выполнения дизайн проектов, в том числе: создание реалистичной визуализации, путем добавления источников освещения, создания визуальных стилей и т.п.
7. Использования моделей для создания анимации процессов функционирования объекта проектирования (прибора, машины, агрегата и т.п.).

 

В зависимости от применяемых программно-аппаратных средств CAD-систем можно осуществлять 3D моделирование, используя 4 типа моделей: 1) твердые тела; 2) политело;

3) каркасные модели; 4) сети.

Твердотельная модель есть 3D представление объекта проектирования, в котором используются такие свойства, как масса, объем, центр тяжести и моменты инерции (см. слайд 7.1).

Преимущество твердотельных моделей состоит в том, что они содержат самый большой объем информации и отличаются наименьшей степенью неоднозначности из всех типов 3D моделей. В ходе анализа тел можно вычислять их массу и экспортировать данные в приложения для выполнения фрезерования на станке с ЧПУ или для выполнения анализа методом конечных элементов.

 

Операции построения 3D моделей в средах AutoCAD и Компас 3D.

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.