Построение трехмерных моделей

Создание трехмерных моделей более трудоемкий процесс, чем по-строение ихпроекций на плоскости, но этом трехмерное моделирова-ние обладает рядом преимуществ, среди которых:

возможность рассмотрения модели из любой точки;

автоматическая генерация основных и дополнительных видов на пло-скости;

построение сечений на плоскости;

подавление скрытых линий и реалистичное тонирование;

проверка взаимодействий;

экспорт модели в анимационные приложения;

инженерный анализ;

извлечение характеристик, необходимых для производства.

AutoCAD поддерживает три типа трехмерных моделей:каркасные, поверхностные и твердотельные.

Поскольку перечисленным типам моделирования присущи собствен-ные методы создания пространственных моделей и способы редакти-рования, не рекомендуется смешивать несколько типов в одном рисун-ке.

Каркасная модель представляет собой скелетное описание трехмерно-го объекта.Она не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающихребра объекта. AutoCAD дает возможность создавать каркасные модели размещением лоских объектов в лю-бом месте трехмерного пространства.

Моделирование с помощью поверхностей более сложный процесс, чем формирование каркасных моделей, так как в нем описываются не только ребра трехмерногообъекта, но и его грани. AutoCAD строит по-верхности на базе многоугольных сетей. Поскольку грани сети пло-ские, представление криволинейных поверхностей производится пу-тем их аппроксимации. Чтобы было проще различать два упомянутых типа поверхностей, под термином «сети» будем понимать те из них, ко-торые составлены из плоских участков.

Моделирование с помощью тел это самый простой способ трехмерного моделирования. Средства AutoCAD позволяют создавать трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипе-дов, конусов, цилиндров, сфер, клинови торов (колец). Из этих форм пу-тем их объединения, вычитания и пересечения строятся более слож-ные пространственные тела. Кроме того, тела можно строить,сдвигая плоский объект вдоль заданного вектора или вращая его вокруг оси.

Твердотельный объект, или тело, представляет собой изображение объекта, хранящее, помимо всего прочего, информацию о его объемных свойствах. Следовательно, тела наиболее полно из всех типов трехмер-ных моделей отражают моделируемые объекты. Несмотря на кажу-щуюся сложность тел, их легче строить и редактировать, чем каркас-ные модели и сети.

Модификация тел осуществляется путем сопряжения их граней и сня-тия фасок.

В AutoCAD имеются также команды, с помощью которых тело можно разрезать на две части или получить его двумерное сечение.

В отличие от всех остальных моделей, у тел можно анализировать мас-совые свойства: объем, момент инерции, центр масс и т. п. Данные о те-ле могут экспортироваться в такие приложения, как системы числового программного управления (ЧПУ) и анализа методом конечных элемен-тов (МКЭ).

Понятия и определения, принятые в трехмерном моделировании:

грань — ограниченная часть поверхности;

ребро — элемент, ограничивающий грань;

полупространство часть трехмерного пространства, лежащая по одну сторону поверхности;

тело часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью и имеющая определенный объем;

тело (примитив) наипростейший (основной, базовый) твердотельный объект, который можно создать и строить из него более сложные твер-дотельные модели;

область часть плоскости, ограниченная одной или несколькими пла-нарными гранями, которые называютсяграницами;

область (примитив) замкнутая двумерная область, которая получена путем преобразования существующих двумерных примитивов, име-ющих нулевую высоту, и описана как тело без высоты;

составная область единая область, получаемая в результате вы-полнения технологических операций объединения, вычитания или пересечения нескольких областей;

объект общее наименование области или тел, причем тип объекта не имеет значения: это может быть область, тело или составная модель

(группа объектов связанных в единое целое);

пустой объект составное тело, не имеющее объема, или составная

область, не имеющая площади.

Простейшие «кирпичики», из которых строятся сложные трехмер-ные объекты, называюттвердотельными примитивами. К ним отно-сятся: ящик (параллелепипед, куб), цилиндр (круговой, эллиптиче-ский), шар, тор.

С помощью команд BOX,CYLINDER, SPHERE, TORUS, CONE, WEDGE можно создать модели любого из тел заданных размеров, вве-дя требуемые значения.

Примитивы заданной формы создаются также путем выдавливания, осуществляемого командой EXTRUDE, или вращения двумерного объекта — командой REVOLVE.

Из примитивов получают более сложные объемные модели объектов.

Запускаются все вышеназванные команды из падающего меню DrawModeling или с плавающей панели инструментов Modeling (рис. 16.1).

Для трехмерного моделирования удобно использовать рабочее про-странство 3DModeling. Оно устанавливается на панели инструментов Workspaces (рис. 16.2)и включает только необходимые наборы меню, ин-струментальные панели и палитры, сгруппированные и упорядочен-ные соответственно решаемой задаче.

Элементы интерфейса, не являющиеся необходимыми для решения текущейзадачи, скрываются, максимально освобождая область эк-рана, доступную для работы (рис. 16.3).