Укр
Укр
УДК 004.95
Демчишин Анатолій Анатолійович
кандидат технічних наук
доц. кафедри автоматизації проектування енергетичних процесів і систем
Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
(Київ, Україна)
Смаковська Ганна Миколаївна
аспірант кафедри автоматизації проектування енергетичних процесів і систем
Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
(Київ, Україна)
РОЗГОРТКИ НЕРОЗГОРТНИХ ПОВЕРХОНЬ ТА СУЧАСНІ
ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ПОБУДОВИ РОЗГОРТОК
Анотація: в публікації розглянуто науково-технічну проблему побудови розгорток нерозгортних поверхонь та актуальний стан функціоналу у системах автоматизованого проектування.
Ключові слова: розгортка, нерозгортна поверхня, комп’ютерне моделювання, Autodesk Inventor, SolidWorks, Inventor, поверхня обертання.
У сучасній техніці сфера застосування розгорток поверхонь дуже велика. Кожен з нас, не замислюючись, кожного дня стикається з ними. Із використанням розгорток створені фактично всі технічні об’єкти навколо: автомобілі, трубопроводи, дахи будинків, літаки та судна тощо.
Існують різні способи побудови розгорток. Їх можна розділити на три основні групи: точні, наближені та умовні [1].
Точні включають такі способи:
Наближені:
Умовні (застосовуються для поверхонь, що не розгортаються):
Усі поверхні обертання, за винятком конуса і циліндра обертання, є такими, що не розгортаються, тому можуть бути побудовані лише їх умовні розгортки. Наближено розгортаються і поверхні, що не розгортаються, наприклад, сфера, тор [2]. Сфера відноситься до поверхонь, що не розгортається, тому її розгортку можна побудувати тільки приблизно. Щоб побудувати точку на розгортці поверхні, що не розгортається, відповідну точці, що лежить на цій поверхні, слід провести через точку дві, які належать поверхні лінії, які можуть бути точно або наближено побудовані на розгортці. У перетині цих ліній розташована точка, яка є шуканою [3]. Принцип побудови умовних розгорток поверхонь обертання є такими: поверхню розбивають, зазвичай площинами, на ряд частин. Кожну частину замінюють наближеною до неї поверхнею, що розгортається, зазвичай циліндричною або конічною. На цьому і засновані два способи побудови умовних розгорток поверхонь обертання: спосіб циліндрів та спосіб конусів.
Якщо розглядати спосіб циліндрів, то дану поверхню обертання розбивають за допомогою меридіанів на порівняно вузькі, рівні між собою частини, потім кожну таку частину замінюють описаною циліндричною поверхнею. Спосіб трикутників полягає у заміні поверхні обертання іншою поверхнею, що складається з конусів, вписаних у дану поверхню. Поверхня обертання виявляється розділеною на кілька частин (поясів), кожна з яких замінена конусом.
Після того, як окремі конуси згорнуті і складені, кола, у які переходять дуги, повинні попарно збігатися і бути колами на заданій поверхні.
На сьогодні всі технічні об’єкти проектуються в системах автоматизованого проектування. Це обумовлює важливість не абстрактних алгоритмів побудови розгорток поверхонь, а комп’ютерної реалізації цих алгоритмів в САПР програмах.
Серед систем автоматизованого проектування найбільшої популярності сьогодні набули: SolidWorks, Autodesk Inventor, КОМПАС-3D, AutoCad.
В основі програм Autodesk Inventor та Solidworks лежить технологія тривимірного параметричного моделювання, тобто моделювання з використанням параметрів елементів моделі, змінюючи які можна переглянути різні конструктивні схеми.
До переваг системи Solidworks традиційно відносять: стандартний графічний інтерфейс Windows; взаємодія з Excel, Word та іншими програмами Windows. До переваг системи Autodesk Inventor: повна сумісність із форматом DWG; можливість використання двовимірних параметричних елементів із програми Autocad для створення нових тривимірних моделей.
Система тривимірного моделювання КОМПАС-3D дозволяє будувати циліндричні та конічні поверхні за допомогою команди “Розгортка поверхонь”. У програмах Autodesk Inventor та AutoCad також можна будувати циліндричні та конічні поверхні. У програмі Solidworks можна зробити розгортку одно- чи багатогранної поверхні, але не можна розгорнути поверхню, в якій є отвір чи інша внутрішня геометрія. Система Autodesk Maya дозволяє будувати наближені розгортки нерозгортних поверхонь, але результатом її роботи є розгортка призначена для нанесення текстури на тривимірний об’єкт. Існують також плагіни для системи проектування AutoCad, які дозволяють будувати суцільні наближені розгортки довільних поверхонь. Водночас отримані наближені розгортки дуже складно використати для побудови складних технічних об’єктів зі стандартних конструкційних матеріалів, які переважно є листовими з обмеженими можливостями деформацій. Це зумовлює нові вимоги до засобів проектування, які мають вирішувати задачу знаходження оптимального розкрою конструкційних матеріалів для виготовлення технічних об’єктів.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:
Demchyshyn Anatoliy Anatoliyovych
PhD., Assoc. Professor of APEPS department of Igor Sikorsky KPI
(Kyiv, Ukraine)
Smakovska Ganna Mykolayivna
graduate student of of APEPS department of Igor Sikorsky KPI
(Kyiv, Ukraine)
THE SCANNING OF NON-DEVELOPING SURFACES
& MODERN SOFTWARE FOR SCAN CONSTRUCTION
Abstract: the publication considers the scientific and technical problem of unfolding construction of non-deployable surfaces and the current state of unfolding procedures in computer-aided design systems.
Keywords: scan, non-expandable surface, computer simulation, Autodesk Inventor, SolidWorks, Inventor, surface of rotation.