1.5. Основы твердотельного моделирования.
Определение. Под твердым телом понимается заполненная «материалом» замкнутая область пространства.
Есть несколько причин, объясняющих преимущества моделей твердых тел перед другими представлениями. Наиболее очевидная причина - простота использования.
Рассмотрим пример, подчеркивающий, насколько проще работать с твердым телом..
Многие детали содержат скругления.
С помощью SolidWorks можно достаточно легко добавить к модели несколько скруглений одновременно.
В противоположность, при работе с другими представлениями чрезвычайно трудно добавить скругления к детали, которая уже имеет скругления разных радиусов или скошенные углы. Иногда это абсолютно невозможно сделать, и как результат поиск удовлетворительных обходных решений, но и они не позволяют показать деталь в задуманном виде.
Благодаря природе программ построения моделей твердых тел и каркасных представлений можно создать твердое тело такой формы, которую не сможет промоделировать ни одна программа автоматизированного проектирования каркасных моделей.
1.5.1. Характеристики твердого тела
К характеристикам твердого тела относится:
Многогранность представления;
История создания.
МНОГОГРАННОСТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ тела отображается в виде прозрачного или непрозрачного объема.
ГРАНИЦЫ ТЕЛА состоят из:
совокупности линий ребер;
поверхностей граней.
Геометрические модели твердых тел всегда математически точные. Отображение их на экране монитора осуществляется с заданной точностью и зависит от размера рабочей области.
Приведем пример отображения тела с различной степенью полигонизации.
Грубая Средняя Высокая
Все твердые тела делятся на базовые (или твердотельные примитивы) и составные.
Определение. Базовые тела - это параллелепипед, цилиндр, шар, конус и т.п., строящиеся с помощью указания формообразующих линий и контуров или с помощью задания значений параметров.
Определение. Составное тело - это объекты сформированные в результате топологических операций (булевы функции сложения, вычитания, пересечения) над базовыми телами.
Определение. Базовые тела называют конструктивными элементами сложного тела.
Кроме функций построения базовых тел в пакетах твердотельного моделирования реализованы различные функции создания тел сложной внешней формы - КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ТЕЛА и ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ, в качестве формообразующих линий, которые используют кривые, двумерные примитивы, сложные замкнутые или незамкнутые контуры.
Замечание. Кроме указанных выше объектов, в математическом аппарате пакетов твердотельного моделирования реализованы некоторые упрощенные функции
построения поверхностей по образующим линиям, которые преобразуются в тела ограниченного объема и могут использоваться в топологических операциях с телами.
Например, из любого твердого тела можно вычесть объем, ограниченный поверхностью.
Осуществляется эта операция после преобразования поверхности в тело, то есть
ЧАСТЬ ПОЛУПРОСТРАНСТВА, ОГРАНИЧЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬЮ, УКАЗЫВАЕТСЯ КАК ОБЪЕМ, ПРИНАДЛЕЖАЩИЙ ПОВЕРХНОСТИ И УЧАСТВУЮЩИЙ В ВЫЧИТАНИИ.
Однако, говоря о проектировании деталей или узлов, имеется в виду традиционное классическое конструирование.
Большинство машиностроительных деталей строится с использованием сложных формообразующих контуров.
То есть, конструктору предлагается обширный инструментарий создания и редактирования двумерных примитивов:
прямых;
дуг;
окружностей;
прямоугольников и т.д.,
и сложных контуров.
Резюме. Выбор метода построения, а значит, и конкретных функций построения контуров и тел в дальнейшем будет определять как способ внесения изменений в геометрическую модель изделия, так и проектирование технологии ее обработки.