Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Капустина Лабораторный практикум по курсу Основы вычислителн 2012

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2022
Размер:
965.68 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт

Н.В. Капустина, Н.В. Литвин

Лабораторный практикум по курсу

«ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ»

Рекомендовано УМО «Ядерные физика итехнологии» в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

Москва 2012

УДК 004.92 (076.5) ББК 32.973.2 К 20

Капустина Н.В., Литвин Н.В. Лабораторный практикум по курсу «Основы вычислительной техники»: Учебное пособие. – М.: НИЯУ МИФИ, 2011. – 64 с.

В учебном пособии рассматриваются основные понятия и навыки трехмерного (каркасного и твердотельного) моделирования в AutoCad. Приведены теоретические сведения, необходимые для выполнения практических работ, методика и последовательность проведения работ.

Рекомендуется использовать при изучении дисциплины «Основы вычислительной техники» для студентов, обучающихся по специальности 21010465 «Микроэлектроника и твердотельная электроника».

Пособие подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензенты:

З.О. Кавришвили, канд. техн. наук, доцент (ВИТИ НИЯУ МИФИ), В.А. Кочетов, вед. инж. (НИЯУ МИФИ)

ISBN 978-5-7262-1595-2 © Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2012

Содержание

 

Практическая работа № 1. СОЗДАНИЕ ТИПОВЫХ ТРЕХМЕРНЫХ

 

ПОВЕРХНОСТЕЙ И ПРОСМОТР 3D ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

 

СТАНДАРТНЫХ ВИДОВ.........................................................................................

4

Практическая работа № 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПСК ДЛЯ

 

ПОСТРОЕНИЯ 3D ОБЪЕКТОВ............................................................................

10

Практическая работа № 3. ПОВЕРХНОСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ...................

20

Практическая работа № 4. СОЗДАНИЕ СЛОЖНЫХ ТЕЛ......................................

33

Практическая работа № 5. СОЗДАНИЕ РАЗРЕЗОВ И СЕЧЕНИЙ ТЕЛ................

40

Практическая работа № 6. СОЗДАНИЕ МАССИВОВ В ТРЕХМЕРНОМ

 

ПРОСТРАНСТВЕ..................................................................................................

52

Практическая работа № 7. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ

 

ОБЪЕКТОВ ...........................................................................................................

60

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................

62

________

3

Практическая работа № 1

СОЗДАНИЕ ТИПОВЫХ ТРЕХМЕРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ПРОСМОТР 3D ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ВИДОВ

Цель работы: научиться создавать трехмерные поверхности и применять различные стандартные виды для просмотра изображений.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

AutoCAD позволяет создавать ряд стандартных геометриче-

ских тел.

Политело (оболочка). Команда позволяет создавать объемные тела, используя в качестве основы вычерченные ранее линии, дуги или окружности. Работая с этой командой, следует вводить параметры толщины (PSOLWIDTH) и высоты (PSOLHEIGHT) создаваемой оболочки. Параметры политела имеют начальные значения и сохраняются в файле чертежа. В процессе работы параметры можно изменять.

Ящик (параллелепипед). Сначала формируется основание в форме прямоугольника или квадрата, а затем вводится параметр высоты. Разновидность команды Cube позволяет формировать сразу куб, а вариант Length – создавать фигуру, указывая размеры каждой из сторон. При построении ящика используют такие его параметры как длина, ширина, высота (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Ящик (параллелепипед)

Рис. 1.2. Клин

4

Клин. В представлении AutoCAD клин является половиной прямоугольного параллелепипеда, срезанного по диагонали. На рис. 1.2 показаны клин и параметры, которые вводятся при его построении.

Конус. Командой Конус можно создавать поверхность полного или усеченного конуса. В процессе выполнения команды от вас потребуется ввод радиуса или диаметра нижнего и верхнего основания конуса, а также его высоты. Если в ответ на запрос радиуса верхнего основания конуса ввести 0, будет создан полный конус, в противном случае – усеченный. С помощью этой команды можно также создать поверхность цилиндра, для этого следует задать одинаковыми верхний и нижний радиус (диаметр) основания (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Геометрические фигуры, созданные командой Конус

Шар (сфера). Сфера – наиболее простая по

 

способу построения поверхность (рис. 1.4). Для

 

ее создания необходимо лишь указать ее центр и

 

радиус либо диаметр.

 

Цилиндр. Задается центр, а далее радиус ок-

 

ружности (или диаметр), образующей основание

 

цилиндра. Затем вводится или указывается вы-

Рис. 1.4. Сфера

сота. Высота может вводиться непосредственно

 

с клавиатуры или щелчком мыши (два раза) в

 

любом месте чертежа, и при этом программа

 

воспринимает абсолютное расстояние между

 

двумя указанными точками (рис. 1.5).

 

Пирамида. Команда Пирамида предназначе-

 

на для формирования 3D поверхности в виде

 

пирамиды с четырехугольным или треугольным

 

основанием (рис. 1.6). С помощью этой команды

Рис. 1.5. Цилиндр

можно формировать как пирамиды, сходящиеся

5

 

гранями в точку, так и усеченные пирамиды,

 

имеющие два основания. Кроме того, комби-

 

нируя порядок задания точек, можно строить

 

самые разнообразные пирамиды, в том числе

 

и с эффектом скручивания. При построении

 

пирамиды сначала задаются размеры осно-

 

вания пирамиды, затем вводится или указы-

Рис. 1.6. Пирамида

вается высота.

 

Тор. Тор – это трехмерная поверхность,

 

описывающая знакомый всем бублик (рис.

 

1.7). Фигура формируется последовательно.

 

Вначале задается центр тора, затем вводится

 

размер радиуса тора (большой радиус). По-

 

сле этого вводится радиус окружности, обра-

 

зующей поперченное сечение тора (малый

Рис. 1.7. Тор

радиус).

 

Чтобы создать какую-либо геометриче-

скую фигуру надо воспользоваться командой [Черчение – Моде-

лирование – Ящик (Конус, Пирамида и др.)].

Виды. При выполнении 3D построений важно правильно расположить вид на проектируемый объект. От этого зависит не только получение нужного изображения объекта, но и возможность правильного задания координат точек на 3D объекте. В настоящее время часто возникает необходимость создания нескольких двухмерных видов этих элементов. В большинстве случаев при этом достаточно 3 видов: спереди, сверху, сбоку. Однако некоторые объекты могут иметь различие в отображении конструкции на виде, например слева и справа. Поэтому их иногда необходимо дополнять парными видами: сверху - снизу, слева – справа и спереди

– сзади.

Все эти виды (рис. 1.8) можно установить, используя команду меню [Вид – 3D виды - …].

Вид сверху показывает объект на виде в плане. Модель отображается как бы при взгляде на нее с высоты птичьего полета, когда параллельные линии не имеют перспективных искажений при удалении. Данный вид соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения (_vpoint) с координатами 0,0,1. Вид сверху довольно часто применяется при просмотре архитектурно – строи-

6

тельных чертежей, так как он представляет практически план сооружения, и при просмотре чертежей машиностроительного профиля.

Рис. 1.8. Стандартные ортогональные виды на трехмерное тело

Вид снизу показывает вид на объект как бы из-под земли. Он соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения (_vpoint) с координатами 0,0,-1. Данный вид редко применяется при архитектурно-строительном моделировании, но при выполнении сложных машиностроительных деталей иногда обязателен.

Вид слева показывает модель сбоку, с левой стороны. Он соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения

(_vpoint) с координатами -1, 0, 0.

Вид справа показывает модель сбоку, с правой стороны. Он соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения

(_vpoint) с координатами 1, 0, 0.

Вид спереди показывает фронтальный вид объекта. Обычно это фронтальный вид в технических чертежах или один из фасадных видов в архитектурно – строительном моделировании. Он соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения (_vpoint) с координатами 0,-1,0.

7

Вид сзади показывает фронтальный вид объекта, как бы с обратной стороны. Он соответствует вектору точки зрения, заданному командой Тзрения (_vpoint) с координатами 0,1,0.

Кроме стандартных ортогональных видов, можно установить и несколько стандартных изометрических видов (рис. 1.9). Они используются в основном для визуализации модели и позволяют увидеть пространственные эффекты при создании новых и редактировании существующих 3D объектов на двухмерных видах.

Рис. 1.9. Стандартные изометрические виды на трехмерное тело

В AutoCAD имеется возможность установить следующие стандартные изометрические виды (команда [Вид – 3D виды - …]):

ЮЗ изометрия – юго-западная изометрия соответствует вектору точки зрения, заданному этой командой с координатами -1,-1, 1; ЮВ изометрия – юго-восточная изометрия соответствует вектору точки зрения, заданному этой командой с координатами 1,-1, 1; СВ изометрия – северо-восточная изометрия соответствует вектору точкизрения, заданномуэтойкомандойс координатами1, 1, 1; СЗ изометрия – северо-западная изометрия соответствует вектору точки зрения, заданному этой командой с координатами -1, 1, 1.

8

ЗАДАНИЯ

ВНИМАНИЕ! Во всех заданиях для просмотра изображений применить один из четырех изометрических видов.

1.Используя команду Ящик, создать прямоугольный параллелепипед длиной 80 мм, шириной 50 мм и высотой 30 мм.

2.Создать куб стороной 100 мм.

3.Создать поверхность типа Клин длиной 100 мм, шириной 50

мми высотой 30 мм.

4.Используя команду Конус, создать поверхность конуса с радиусом нижнего основания, равным 50 мм и высотой, равной 85 мм.

5.Используя команду Конус, создать поверхность усеченного конуса с радиусом нижнего основания, равным 100 мм, верхнего – 50 мм, и высотой, равной 150 мм.

6.Создать сферу радиусом, равным 100 мм.

7.Создать цилиндр радиусом, равным 35 мм и высотой, равной

60 мм.

8.Создать пирамиду с треугольным, четырехугольным и шестиугольным основанием, стороной основания, равной 25 мм и высотой, равной 50 мм.

9.Создать поверхность тора радиусом, равным 100 мм, и радиусом полости 20 мм.

10.Создать круг или прямоугольник. К полученной фигуре применить команду Политело, а затем команды ЮЗ изометрия и Скрыть.

Контрольные вопросы

1.Какие параметры (в AutoCad) используют для построения следующих геометрических тел: Ящик, Клин, Конус, Сфера, Ци-

линдр, Пирамида, Тор?

2.Какие вы знаете стандартные виды для просмотра изображений? Какой командой нужно воспользоваться, чтобы установить один из стандартных видов?

3.Для каких целей используется команда Скрыть?

9

Практическая работа № 2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПСК ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ 3D ОБЪЕКТОВ

Цель работы: научиться применять различные ПСК для построения трехмерных объектов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Разработка трехмерных объектов в отличие от «плоского черчения» подразумевает задание третьей координаты, определяющей объем того или иного изделия. В AutoCAD для этих целей используются следующие системы координат:

трехмерные декартовы,

цилиндрические,

сферические.

При трехмерном моделировании можно комбинировать ввод координат точек, используя разные системы координат.

Декартовы координаты. Положение любой точки на плоскости в декартовой системе координат можно определить путем задания пары координат – ординаты и абсциссы точки. В пространстве к двум указанным координатам добавляется третья, определяющая положение точки по отношению к третьей оси, которую в AutoCAD принято называть осью Z. На рис. 2.1 показано определение координат трех точек относительно начала трехмерных декартовых координат.

Так в этой системе точка 1 имеет координаты 2, 5, 4, т.е. точка расположена в пространстве на расстоянии 2 единицы по оси X, 5 единиц по оси Y и 4 единиц по оси Z от начала системы координат.

При вводе значений координат в этой системе задается вначале координата по оси X, затем по оси Y, и последней определяется координата по оси Z. Отделяются эти значения друг от друга запятой. При вводе дробных значений в качестве разделителя целой части от дробной применяется точка (например, 1.25,2.57,8.125). При этом координаты вводятся без пробелов между их значениями.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]