ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 308
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
73
Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трехмерную модель.
7.4. Геометрическая параметризация
Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.
Параметрическая модель в случае геометрической параметризации состоит из элементов построения и элементов изображения (рис. 7.5).
Элементы построения (конструкторские или вспомогательные линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).
Рис. 7.5. Линии построения и линии изображения
Одни элементы построения могут зависеть от других элементов построения. Элементы построения могут содержать и параметры (например, радиус окружности или угол наклона прямой). При изменении одного из элементов модели все зависящие от него элементы перестраиваются в соответствии со своими параметрами и способами их задания.
74
Процесс создания параметрической модели методом геометрической параметризации выглядит следующим образом:
1. На первом этапе конструктор задает геометрию профиля конструкторскими линиями, отмечает ключевые точки.
2. Затем проставляет размеры между конструкторскими линиями. На этом этапе можно задать зависимость размеров друг от друга.
3. Затем обводит конструкторские линии линиями изображения – получается профиль, с которым можно осуществлять различные трехмерные операции.
Последующие этапы в целом аналогичны процессу моделирования с использованием метода вариационной параметризации. Геометрическая параметризация обеспечивает возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели необязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на нее линию изображения.
75
8
. Обзор современных САПР
В мире существует множество САПР, различающихся по назначению и функционалу. Полный обзор этих систем – вопрос создания огромного справочника, поэтому в рамках данного учебного пособия мы рассмотрим лишь самые известные и распространенные системы, относящиеся к классам CAD,
САМ, САЕ, а также комплексные системы, объединяющие в себе CAD/
САМ/САЕ решения.
8.1. CAD системы
CAD системы представляют собой системы автоматизации проектирования (или системы автоматизированного проектирования), позволяющие решить задачу автоматизации работ на проектной и предпроизводственной стадии жизненного цикла промышленных изделий. Они предназначены в основном для выполнения графических работ. С их помощью создаются чертежи, конструкторская документация, трехмерные модели изделий. По областям применения CAD системы подразделяются на архитектурно-строительные
(AEC
CAD), механические
(MCAD), предназначенные для проектирования электронных приборов и устройств
(EDA), технологические (CAPP).
КОМПАС
КОМПАС-3D – система трехмерного проектирования отечественной компании АСКОН, ставшая стандартом для тысяч предприятий, благодаря сочетанию простоты освоения и легкости работы с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного моделирования. Ключевой особенностью системы КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра С3D и параметрических технологий, разработанных специалистами
АСКОН.
КОМПАС-3D обеспечивает поддержку наиболее распространенных форматов 3D-моделей
(STEP, ACIS, IGES, DWG, DXF), что позволяет организовывать эффективный
76
обмен данными со смежными организациями и заказчиками, использующими любые CAD/CAM/CAE-системы в работе.
Кроме профессиональной системы КОМПАС-3D компания АСКОН предлагает её различные облегченные версии: КОМПАС-График, КОМПАС-
3D LT, КОМПАС-3D Home. КОМПАС-График – графическая система для 2D- проектирования, разработки документации и пояснительных записок, технических заданий на основе спроектированных объектов. Она может использоваться и как полностью интегрированный в «КОМПАС -3D» модуль работы с чертежами и эскизами, и в качестве самостоятельного продукта.
КОМПАС-3D LT – это простейшая система трехмерного моделирования для домашнего использования и учебных целей, облегченная версия профессиональной системы КОМПАС-3D.
Рис. 8.1. Трехмерная модель трубопроводов в КОМПАС-3D
Существуют специализированные комплекты системы КОМПАС-3D для машиностроения (КОМПАС-3D: Механика, КОМПАС-3D: Оборудование), для
77
строительства (Конструкции 3D, Инженерные системы 3D, Электрика 3D,
Технология
3D и др.) и для приборостроения
(КОМПАС-3D:
Приборостроение).
AutoCAD
AutoCAD
– двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная американской компанией Autodesk.
Первая версия системы была выпущена в 1982 году. За долгие годы развития
AutoCAD трансформировался из простого инструмента, способного лишь заменить собой кульман, в программу, пригодную не только для формирования двухмерных чертежей, но и создания реалистичных трехмерных моделей.
AutoCAD и специализированные приложения на его основе нашли широкое применение в машиностроении, строительстве, архитектуре и других отраслях промышленности. Программа выпускается на 18 языках. Русскоязычная версия локализована полностью, включая интерфейс командной строки и всю документацию, кроме руководства по программированию.
Существует так же облегченная версия профессиональной системы –
AutoCAD LT – она позволяет выполнять только 2D-проектирование, черчение и создавать документацию.
К специализированным приложениям на базе AutoCAD относятся:
AutoCAD Architecture – версия, содержащая специальные дополнительные инструменты для архитектурного проектирования и черчения, а также средства выпуска строительной документации.
AutoCAD Electrical разработан для проектировщиков электрических систем управления.
AutoCAD
Civil
3D
– решение для проектирования объектов инфраструктуры, предназначенное для землеустроителей, проектировщиков генплана и проектировщиков линейных сооружений.
AutoCAD MEP ориентирован на проектирование инженерных систем объектов гражданского строительства: систем сантехники и канализации, отопления и вентиляции, электрики и пожарной безопасности.
78
AutoCAD Map 3D создан для специалистов, выполняющих проекты в сфере транспортного строительства, энергоснабжения, земле- и водопользования.
AutoCAD Mechanical предназначен для проектирования в машиностроении.
AutoCAD P&ID – это программа для создания и редактирования схем трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (КИП), а также для управления ими.
AutoCAD Plant 3D – инструмент для проектирования технологических объектов.
Рис. 8.2. Чертеж в AutoCAD 2014
Файлы AutoCAD имеют расширение DWG и DXF. Файлы с расширением
DWG являются популярнейшим форматом для хранения цифровых чертежей.
Владеет данным форматом компания Autodesk, и для ее продуктов он является основным. Программные среды для проектирования других производителей также могут работать с данным форматом. AutoCAD позволяет открывать и использовать для работы файлы, созданные в других САПР, но сохраненные в формате DXF (drawing exchange format). Этот формат также принадлежит
Autodesk и позволяет обмениваться графической информацией между CAD-
79
приложениями, так как поддерживается большинством систем автоматизированного проектирования.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Autodesk Inventor
Autodesk
Inventor
– система трёхмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий.
Модели деталей и изделий, создаваемые в Inventor, представляют собой их точные цифровые 3D прототипы, позволяющие всесторонне изучать поведение изделий по мере их разработки. Поэтому корректней отнести Autodesk Inventor к CAD/CAE системам.
Инструменты Inventor обеспечивают полный цикл проектирования и создания конструкторской документации: 2D-/3D-моделирование; создание изделий из листового материала и получение их разверток; разработка электрических и трубопроводных систем; проектирование оснастки для литья пластмассовых изделий; динамическое моделирование; параметрический расчет напряженно-деформированного состояния деталей и сборок; визуализация изделий; автоматическое получение и обновление конструкторской документации (оформление по ЕСКД).
Autodesk Revit
Revit – программное обеспечение, разработанное компанией Autodesk для информационного моделирования зданий (Building Information Modeling –
BIM). Предназначен для архитекторов, проектировщиков несущих конструкций и инженерных систем.
Предоставляет возможности трехмерного моделирования элементов здания и плоского черчения элементов оформления, создания пользовательских объектов, организации совместной работы над проектом, начиная от концепции и заканчивая выпуском рабочих чертежей и спецификаций. Существует версия программы Revit LT с урезанными возможностями 3D-моделирования. В целом работа в Revit идет следующим образом: общая трехмерная модель здания условно разбивается на рабочие плоскости, откуда берутся все анализируемые элементы (колонны, стены,
80
фундаменты, перекрытия). Элементы берутся из загруженных семейств (в программе предусмотрена возможность создания своих семейств).
Рис. 8.3. Пример проекта в системе Autodesk Revit
ArchiCAD
ArchiCAD – программный пакет для архитекторов, основанный на технологии информационного моделирования зданий (BIM), созданный фирмой Graphisoft. Предназначен для проектирования архитектурно- строительных конструкций и решений, а также элементов ландшафта, мебели и т. п. При работе в пакете используется концепция виртуального здания. Суть её состоит в том, что проект ArchiCAD представляет виртуальную модель реального здания, существующую в памяти компьютера. Для её выполнения проектировщик на начальных этапах работы с проектом фактически «строит» здание, используя при этом инструменты, имеющие свои полные аналоги в реальности: стены, перекрытия, окна, лестницы, разнообразные объекты и т. д.
Завершив этап моделирования, пользователь может извлечь из «виртуального здания» все необходимые данные для создания проектной документации: планы этажей, фасады, разрезы, экспликации, спецификации, визуализации и пр.
81
Solid Edge
Solid Edge – система твердотельного и поверхностного моделирования от компании Siemens PLM Software, в которой реализованы как параметрическая технология моделирования на основе конструктивных элементов и дерева построения, так и технология вариационного прямого моделирования. Данная технология, разработанная компанией Siemens PLM Software, получила название «синхронная технология».
Система Solid Edge построена на основе ядра геометрического моделирования Parasolid и вариационного решателя D-Cubed и использует графический пользовательский интерфейс Microsoft Fluent. Система Solid Edge предназначена для моделирования деталей и сборок, создания чертежей, управления конструкторскими данными, и обладает встроенными средствами конечноэлементного анализа.
Solid Edge с успехом применяется в проектировании широкого спектра изделий: от сельскохозяйственных машин до космических аппаратов, от деревянной мебели до медицинских приборов, от сложного промышленного оборудования до бытовой техники.
Рис. 8.4. Пример модели детали в Solid Edge
82
TurboCAD
TurboCAD
– система автоматизированного проектирования для двухмерного и трехмерного дизайна и черчения американской компании IMSI
Design. TurboCAD имеет обширный набор инструментов для создания и модификации двух- и трехмерных чертежей, моделей и документации: от базовых инструментов черчения до наиболее современных функциональных возможностей. В их числе параметрические ограничения, трехмерное твердотельное и плоскостное моделирование, средства фотореалистической визуализации. TurboCAD Pro осуществляет чтение и запись файлов в формате
DWG и DXF, а также поддерживает свыше 30 других форматов файлов для обмена данными с разнообразными приложениями.
VariCAD
VariCAD – система автоматизированного проектирования чешской компании VariCAD, главным образом предназначенная для инженерного проектирования. В дополнение к мощным инструментам 3D моделирования и
2D черчения, VariCAD содержит библиотеки стандартных механических деталей (ANSI, DIN) и все необходимые для них расчеты. Это всеобъемлющее
CAD-решение позволяет проектировщикам быстро создавать, модифицировать и подсчитывать стоимость их моделей. Система обладает хорошей функциональностью и простым, интуитивно понятным интерфейсом.
8.2. CAE системы
CAE (англ. Computer-aided engineering) – системы инженерного анализа.
Это комплекс программных продуктов, которые способны дать пользователю характеристику того, как будет вести себя в реальности разработанная на компьютере модель изделия. При помощи CAE-систем инженер может оценить работоспособность изделия, не прибегая к значительным временным и денежным затратам. Расчетная часть САЕ пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений: методе конечных элементов, конечных объемов, конечных разностей и т. д.