Инженерная и компьютерная графика

Факультет эи 1 курс (гр. 9, 10)

Лабораторная работа № 11

Тема: Построение трехмерных твердотельных моделей

Цель работы: Использование средств системы AutoCAD для трехмерного моделирования

Методические указания

Система AutoCAD может строить примитивы не только в плоскости XY, которая до сих пор была единственной плоскостью построений, но и в любой плоскости трехмерного пространства.

Созданные объемные модели можно использовать по-разному:

1. Как иллюстративный материал, позволяющий увидеть свое «творение» как бы в живом виде, имея возможность рассмотреть его с любой точки с различными вариантами подсветки и даже с перспективными искажениями, максимально соответствующее действительному виду. Это направление от плоского чертежа к объемному образу.

2. Другое направление – противоположное когда, используя различные объемные элементы, формируется изделие (деталь), и оно в дальнейшем может быть представлено в виде плоских видов и сечений, необходимых для классического чертежа.

На практике можно использовать и тот, и другой вариант; все определяется поставленной задачей. Мы в основном будем придерживаться первого направления.

3М моделирование обладает рядом преимуществ. Главные из них следующие:

■ Возможность рассмотрения модели из любой точки

■ Автоматическая генерация основных и дополнительных 2М видов

■ Построение 2М сечений

■ Подавление скрытых линий и реалистичное тонирование

■ Проверка взаимодействий

■ Экспорт модели в анимационные приложения

■ Инженерный анализ

■ Извлечение характеристик, необходимых для производства

Однако не следует забывать, что до сих пор, несмотря на массовую компьютеризацию, чертеж остается главным документом для производства, и в большинстве случаев его просто невозможно исключить из состава конструкторской документации. Поэтому при всей эффективности и наглядности объемных моделей их следует рассматривать как вспомогательное средство. И еще надо учитывать, что создание объемных моделей – процедура довольно трудоёмкая, а полученный результат не всегда оправдывает затраченное время.

В своей основе объёмное моделирование имеет три разновидности:

1. Каркасные модели. Создаваемая модель представляет собой скелетное описание 3М объекта и формируется только линиями пресечения различных поверхностей. Каркасная модель не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта. AutoCAD предоставляет возможность создавать каркасные модели путем размещения плоских 2М объектов в любом месте 3М пространства. Поскольку каждый из составляющих такую модель объектов должен рисоваться и размещаться независимо от других, затраты времени на моделирование часто бывают крайне велики.

Подобные модели – изначально прозрачные («бестелесные») и создаются приемами, аналогичными формированию двумерных чертежей, но вводится еще третий параметр, координата по оси Z.

2. Поверхностные модели. Создаются плоскими (или иными) поверхностями. Подобные модели – непрозрачные, но внутреннего содержания («массы») в них нети. Для создания таких моделей используются собственные команды и приемы. Эти модели достаточно легко формируются из двумерных чертежей. Моделирование с помощью поверхностей является более сложным процессом, так как здесь описываются не только ребра 3М объекта, но и его грани. AutoCAD строит поверхности на базе полигональных сетей. Так как грани сети являются плоскими, представление криволинейных поверхностей производится путем их аппроксимации.

3. Объемные или твердотельные модели. Создаются формированием объемных элементов, имеющих «физическую» массу (твердотельный объем). Формируются они с помощью специальных команд.

Моделирование с помощью тел — это самый простой в использовании вид 3М моделирования. Средства AutoCAD по моделированию тел позволяют создавать трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм – твердотельных примитивов: параллелепипедов, конусов, цилиндров, сфер, клиньев, торов (колец) и др. Из этих форм путем их объединения, вычитания и пересечения строятся более сложные пространственные тела.

Существуют и другие способы построения тел:

• сдвигать (выдавливать) 2М объект вдоль заданного вектора;

• вращать 2М объект вокруг оси.

• по сечениям

В отличие от всех остальных моделей, у тел можно анализировать массовые свойства: объем, момент инерции, центр масс и т.п. С помощью средства AutoCAD тело можно разрезать на две части или получить его двумерное сечение.

На лабораторном занятии рассматриваются приемы создания твердотельных моделей.