ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

При разработке деталей, имеющих сложные пространственные поверхности, требуется построение 3d-моделей, однако, для их построения твердотельное моделирование применить довольно сложно, здесь требуется применение поверхностного моделирования. Эти два способа моделирования очень отличаются друг от друга.

Если в твердотельном моделировании мы сразу начинаем работать с некоторой оболочкой, т.е. с твердым телом, сначала более примитивным телом, а постепенно, удаляя из него или добавляя к нему материал мы получаем более сложное твердое тело со всеми его конструктивными элементами, т.е. получаем твердотельную 3d-модель детали, то в поверхностном моделировании все происходит иначе.

В поверхностном моделировании строятся поверхности, чаще пространственные, которые описывают наружный контур модели. Эти поверхности расширяются, обрезаются, сшиваются и т.д., и таким образом получается оболочка, с виду очень похожая на твердотельную модель, только внутри ее находится пустота, в отличие от твердотельной, в которой внутри находится сплошной материал.

Такие поверхности имеют нулевую толщину, поэтому поверхностные модели не обладают массой и объемом, по ним можно рассчитать лишь площадь поверхности. Сплошные твердотельные модели могут быть использованы для измерения как площади поверхности, так и массы, и объема.

Существует еще и третий тип моделей — это каркасные модели, они представлены только ребрами граней, в виде различных прямых и кривых линий, эта модель полностью прозрачная.

Обтянутый такой каркас «тканью» представляет собой уже поверхностную модель. Методом твердотельного моделирования такую модель построить сложно, а благодаря поверхностному становится уже возможно и такое.

При создании поверхностей важное значение имеют непрерывность поверхности и величина прогиба. Непрерывность характеризует плавность перехода от одной кривой или поверхности к другой.

Существует несколько типов непрерывности:

G0 (положение). Совпадение ребер поверхностей.

G1 (касание). Сопряжение поверхностей по касательной. Учитывается непрерывность и по положению, и по касанию, т.е. G0+G1.

G2 (кривизна). Сопряжение поверхностей по кривой и непрерывны по кривизне. Учитывается непрерывность и по положению, и по касанию, и по кривизне, т.е. G0+G1+G2.

Для общих машиностроительных деталей вполне достаточно непрерывности G2, но для авиакосмической отрасли, автомобилестроения и т.д., где реализовываются более сложные криволинейные поверхности деталей, непрерывности G2 уже не достаточно. Здесь применяют поверхности высшего класса «А», которые имеют непрерывность или гладкость высокого уровня G2, G3 в местах плавного перехода и G0 для ребер.

Поверхностное моделирование является отличным инструментом как для дизайнеров, занимающихся разработкой сложных дизайнерских концепций, так и для конструкторов — разработчиков сложных изделий авиакосмической, автомобилестроительной и других отраслей промышленности.

Таким образом процесс построения поверхностной модели заключается в создании криволинейных поверхностей небольших участков с заданием им определенной непрерывности в местах изгибов. Часто сложные криволинейные поверхности приходится дробить на боле маленькие, так все поверхности хорошо сшиваются друг с другом, между ними не образуются дыры, и плавнее реализовываются изгибы.

Поверхностное моделирование несомненно сложнее, чем твердотельное, однако является более гибким методом построения 3d-моделей. Именно за такие широкие и гибкие возможности поверхностного моделирования различные CAD-системы имеют преимущества перед другими, и они более востребованы, особенно в проектировании авиационных и автомобильных деталей.