Моделирование

Сегодня по-прежнему уделяется много внимания технологии 3D-моделирования. Ранее были разработаны основные методы для твердотельного и граничного (B-rep) пространственного представления геометрических объектов. Достижением современного периода можно считать методы построения поверхностей произвольной формы на основе B-сплайнов - NURBS, ставшие стандартом де-факто для проектирования сложных поверхностей.

Однако главной линией было даже не само моделирование, а способы модификации моделей, что очень существенно при итеративном характере работы. Кроме того, известно, что наибольший объем работ - это не само проектирование, а внесение изменений и исправление связанных с этими изменениями ошибок.

Параметризация

Компания PTC, вышедшая на рынок в 1989 году с Pro/Engineer, с самого начала сделала ставку на полную параметризацию всех моделей. С тех пор средства параметрического моделирования были реализованы во всех системах среднего и старшего уровня. Процесс параметрического моделирования можно описать следующим образом: в ходе построения система накапливает конструкционные параметры и соотношения между ними, а также формирует протокол (историю) создания геометрии, позволяя простым изменением параметров легко модифицировать и регенерировать модель. Важно, что параметрическая модель создается интерактивно, без какого-либо программирования (за исключением задания формул), и это вполне по силам пользователю. На данный метод опирается табличная параметризация, реализованная в CADDS, где параметры типовых деталей сведены в таблицу, а генерация нового экземпляра производится путем выбора из таблицы типоразмеров.

Хотя способ создания параметрической модели прост, задача расчета геометрии для новых значений параметров - сложная, главным образом из-за того, что могут быть определены произвольные зависимости переменных. Для расчета применяются два типа решателей - вариационные и аналитические, однако ни в одной системе нет гарантии, что нужная геометрия будет найдена, хотя отказы происходят в достаточно сложных случаях.

Следует отметить, что параметризация, основанная на истории, имеет много недостатков и не является единственным возможным способом. Более объективную и не зависящую от последовательности действий пользователя параметризацию создают геометрические (параллельность, ортогональность, касание) условия между элементами конструкции, а также размеры. Исследования в этом направлении также велись, но до коммерческих продуктов дело пока не дошло.

Параметрика полезна не только для моделирования, она также автоматизирует итерационную отладку конструкций. Работая в среде параметрического конструирования, пользователь указывает изменяемые параметры, задает связывающие условия, определяет целевую функцию и запускает процесс оптимизации. Можно оптимизировать такие параметры, как масса, объем, площадь поверхности, моменты инерции, центр тяжести. Особенно эффектна следующая задача: на входе задается примерная геометрия, а в качестве целевой функции - условия размещения в заданном габарите.

Новый продукт EDS Unigraphics - Wave [5] (Whot-I - Alternative Value Engineering) - позволяет управлять анализом в интегрированной среде параллельного проектирования производства. В обычных сложных параметризованных сборках содержатся сотни и тысячи деталей, которые перегружают возможности системы. В предложенном подходе можно выделить 20-30 наиболее важных переменных проекта и проводить оптимизацию только по ним.