Основные понятия 3D моделирования в SolidWorks

Материал из Xgu.ru

Как известно, в современных CAD системах поддерживается три типа трехмерных моделей:

• каркасные;
• поверхностные;
• твердотельные.

Каркасная модель представляет собой <<скелетное>> описание 3D объекта. Она не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, задающих ребра объекта. Поверхностное моделирование является более сложным процессом, так как здесь описываются не только ребра 3D объекта, но и его грани. Касательно машиностроения, то тут преобладает твердотельное параметрическое моделирование. Для того, чтобы понять в чем отличие, рассмотрим следующий пример.

Ошибка создания миниатюры: Ошибочный параметр миниатюры

Типы трехмерных моделей: каркасная (а); поверхностная (б); твердотельная (в)

На самом деле современные <<твердотельные>> системы моделирования основаны на поверхностном моделировании c граничным представлением твердых тел - BREP (Boundary REPresentation). В граничном представлении твердое тело описывается как набор поверхностей, образующих замкнутый объем и соединенных по общим краям с максимальными зазорами, не превышающими заданной в системе моделирования точности. Но дополнительно выполняется анализ направлений векторов нормалей: если все граничные поверхности ориентированы нормалями внутрь, то образуется твердое тело, если наружу - полость.

Существенным достоинством твердотельной модели является возможность определения объема фигуры и её массово-инерционных характеристик, а также простота разбиения на конечные элементы для дальнейшего инженерного анализа (можно легко определить, лежит ли точка внутри тела или за его пределами).

Поскольку идеала в природе не существует, твердотельные модели имеют и серьезные недостатки. Например, не всегда удается получить нужный характер распределения кривизны поверхности, что ухудшает внешний вид и параметры изделия. В этом случае единственная альтернатива - использование пакетов поверхностного моделирования. Таким образом, инженерам для выполнения технического дизайна и непосредственно конструкции изделия требуется гибридная система (коей и является SolidWorks), имеющая весь инструментарий для работы как с поверхностями, так и твердыми телами.

Ну а теперь попробуем ответить на главный вопрос: <<что же такое 3D модели (в понимании среднестатистического конструктора, а не программиста САПР) и из чего они состоят>>?

Для того чтобы разобраться в данном вопросе следует 3D модели воспринимать не только как зрительные образы будущего изделия, а и как набор функциональных элементов. Подобные элементы (далее именуются <<конструктивными элементами>>) должны выполнять определенную роль в конструкции изделия. Тут можно провести некоторую аналогию: также как деталь является единой и неделимой составляющей любой сборки, конструктивные элементы являются <<кирпичиками>> из которых состоят сами детали.

Конструктивные элементы детали

Исходя из данной позиции, весь процесс моделирования (на уровне сознания инженера) должен заключаться в декомпозиции изделия на отдельные конструктивные элементы и далее, путем последовательного их соединения, формировании трехмерной модели.

Таким образом, современные 3D CAD системы не предназначены для создания какого-либо отдельно взятого класса изделий. Весь инструментарий систем направлен на создание примитивов - конструктивных элементов, из комбинаций которых можно построить изделие любой формы.

В данном подходе заключается основная проблема обучения моделированию: многовариантность решений задачи. Другими словами, для достижения одного и того же результата можно идти различными путями (выбирать различные типы конструктивных элементов и по-разному их комбинировать). Поэтому важно знать не просто команды построения примитивов, а и методы разработки модели конструкции в целом.

	0

Владимир Кореньков 18:32, 25 июня 2006 (EEST)