D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.

AutoCAD поддерживает три типа трехмерных моделей: каркасные, поверхностные и твердотельные. Для каждого типа существует своя технология создания и редактирования.

Каркасная модель – это скелетное описание трехмерного объекта. Такая модель не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта.

Моделирование с помощью поверхностей– более сложный процесс, так как здесь описываются не только ребра трехмерного объекта, но и его грани. AutoCAD строит поверхности на базе многоугольных сетей. Поскольку грани сети плоские, представление криволинейных поверхностей производится путем их аппроксимации. Настоящие криволинейные поверхности можно создавать, используя программу AutoSurf (приложение к AutoCAD). Моделирование объектов с помощью сетей применяется в случаях, когда можно игнорировать их физические свойства, такие как масса, вес, центр масс и т.п.

Моделирование с помощью тел – это самый простой в использовании вид трехмерного моделирования. Средства AutoCAD позволяют создавать трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипедов, конусов, цилиндров, сфер, клиньев и торов. Из этих форм путем их объединения, вычитания и пересечения строятся более сложные пространственные тела. Тела можно строить также, 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 своих объемных свойствах. Следовательно, тела наиболее полно из всех типов трехмерных моделей отражают моделируемые объекты. Кроме того, несмотря на кажущуюся сложность тел, их легче строить и редактировать, чем каркасные модели и сети.

Тела, как и сети, имеют внешний вид, аналогичный проволочным моделям, пока к ним не применены операции подавления скрытых линий, раскрашивания и тонирования. В отличие от всех остальных моделей у тел можно анализировать массовые свойства (объем, момент инерции, центр масс и т.п.).

Простейшие «кирпичики», из которых строятся сложные трехмерные объекты, называют твердотельными примитивами. Все команды для рисования тел находятся в главном меню DRAW подменю Solids (рисунок 8.1) или в пиктографическом меню Solids(рисунок 8.2).

Рисунок 8.1. Подменю Solids главного меню Draw.

Рисунок 8.2. Пиктографическое меню Solids.

Рассмотрим основные команды для построения твердотельных поверхностей.

BOX – ПАРАЛЛЕЛЕПИПЕД – формирование твердотельного параллелепипеда (ящика, куба). Основание параллелепипеда всегда параллельно плоскости XY текущей ПСК. Может строиться двумя способами: задать основание двумя диагонально-расположенными точками и высоту; задать центр параллелепипеда, его длину, ширину и высоту.

SPHERE – СФЕРА – формирование твердотельной сферы (шара). Для этого достаточно задать ее радиус или диаметр. Каркасное представление сферы располагается таким образом, что ее центральная ось совпадает с осью Z текущей ПСК. Чтобы построить часть сферы в виде купола или чаши, нужно, используя команду Subtract (Вычитание), вычесть из него параллелепипед или использовать команду Slice (Разрез).

CYLINDER - ЦИЛИНДР – формирование твердотельного цилиндра. Центральная ось цилиндра совпадает сосью Z текущей ПСК.

CONE – КОНУС – формирование твердотельного конуса, основание которого (окружность или эллипс) лежит в плоскости XY текущей ПСК, а вершина располагается по оси Z. Данная команда позволяет построить только прямой конус. Чтобы построить усеченный конус или конус, ориентированный под некоторым углом, нужно нарисовать сначала двухмерную окружность, а затем с помощью команды Extrude (Выдавить) произвести коническое выдавливание под углом к оси Z. Если необходимо усечь конус, следует, используя команду редактирования Subtract (Вычитание), вычесть из него параллелепипед, внутри которого находится вершина конуса.

WEDGE – КЛИН – формирование твердотельного клина. Основание клина всегда параллельно плоскости построений XY текущей ПСК, при этом наклонная грань располагается напротив первого указанного угла основания. Высота клина может быть как положительной, так и отрицательной и обязательно параллельна оси Z.

TORUS – ТОР – формирование твердотельного тора. Для этого необходимо ввести значения двух радиусов: радиус образующей окружности трубы и радиус, определяющего расстояние от центра тора до центра трубы. Тор строится параллельно плоскости XY текущей ПСК. Радиус тора может быть отрицательным числом, но тогда значение радиуса трубы должно быть положительным и превосходить абсолютное значение радиуса тора (например, если радиус тора = -2, то радиус трубы должен быть больше, чем 2). Данное условие необходимо соблюдать, чтобы не получить в итоге пустое тело (тело без объема). При этом сформированный объект приобретает форму лимона (мяча для регби). Допускается построение самопересекающихся торов, то есть торов, не имеющих центрального отверстия. Для этого нужно задавать радиус сечения большим, чем радиус тора.

EXTRUDE – ВЫДАВЛИВАНИЕ – позволяет создавать твердотельные объекты методом выдавливания двухмерных примитивов (добавляя им высоту). Допускается выдавливать такие примитивы, как многоугольник, прямоугольник, круг, эллипс, замкнутый сплайн, кольцо, область или полилиния (кроме имеющих более 500 вершин или пересекающихся отрезков). С помощью одной команды можно выдавить сразу несколько объектов. Направление выдавливания объектов определяется траекторией (Path) или заданием глубины и угла конусности.

REVOLVE – ВРАЩЕНИЕ - позволяет создавать твердотельные объекты с помощью вращения существующих двухмерных объектов или областей на заданный угол вокруг оси X или Y текущей ПСК. Объект можно вращать вокруг отрезка, полилинии или двух заданных точек. Данная команда может вращать только один объект: полилинию, многоугольник, прямоугольник, круг, эллипс или область.

SLICE – РАЗРЕЗ – осуществляет построение нового тела путем разрезания какого-либо из существующих тел плоскостью. Полученные части можно оставить на чертеже, а можно удалить одну из них. Разрезанные тела наследуют слой и цвет исходного тела, но являются новыми составными телами. При разрезании по умолчанию вначале тремя точками задается режущая плоскость, затем указывается, какая из частей (или обе) должна быть сохранена. При использовании других способов режущая плоскость может определяться другим объектом, плоскостью текущего вида, осью Z или одной из координатных плоскостей(XY, YZ или XZ).

SECTION – СЕЧЕНИЕ – осуществляет построение поперечного сечения тела в виде области или неименованного блока. Поперечное сечение является пересечением плоскости и выбранного тела. По умолчанию секущая плоскость задается тремя точками. При использовании других методов она определяется плоскостью построения другого объекта, плоскостью текущего вида, осью Z или одной из координатных плоскостей(XY, YZ или XZ). AutoCAD помещает секущую плоскость в текущий слой.