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基于AutoCAD的三维变截面建模系统

作者: 发布日期: 2019-05-11 09:45

目前,许多CAD系统的表面建模都是基于nurbs数学方法。在这种类型的系统中,如果使用创建曲面的方法进行分类,通常可以将曲面分为四类,一类是直接创建的基本系统。表面,如锥体,圆柱体,球体和圆环面;第二,基于运动的表面,例如旋转表面,挤压表面和扫掠表面; (皮肤)面,如划线表面,紫外线表面;第四,衍生表面,例如混合表面,圆角表面。许多工业产品具有以下特征:(1)横截面为密封形状,具有一个或两个对称轴; (2)横截面的形状和尺寸沿物体的轴线变化。具有上述特点的工业产品比比皆是,如美观漂亮的化妆品包装瓶,活泼的儿童玩具,气动特性和飞机机身具有良好的载荷特性和较大的装载空间,追求美学和谐,小阻力系数,现代汽车造型等。对于具有上述特征的工业产品,基本表面和轨道表面不能完成。可以使用uv-to-stake方法。然而,使用uv loft方法,首先生成大量数据以生成u和v放样曲线,最后可以生成放样曲面。在新产品建模中,设计人员提供了大量的u和v放样曲线数据,这使得建模效率非常低。可以看出,使用紫外线放样方法来塑造具有上述特征的工业产品是可行且低效的。鉴于目前CAD系统的不足,我们开发了以autocad为支撑环境的下述“三维变截面建模系统”。

1.1变截面建模的基本思想

对于如图1所示的三维物体,从区别的角度来看,它可以被分成多个不同尺寸和形状的片材,并且当这些片材趋于无限薄时,它们变成一个部分这里提到的;从集成的观点来看,三维物体可以被视为沿着一个轴的不同尺寸和形状的纸张堆叠。这是三维变截面建模的基本思想。

1.2算法设计

1.2.1截面算法

根据变截面建模的基本思想,截面是三维物体的组成元素,其大小由宽度和高度参数决定,形状由形状因子决定。这些参数都沿着三维物体的轴线(见图1)。

在“三维变截面建模系统”中,我们使用“中国航空科技文献(hjb880658)《超椭圆及亚椭圆曲线的递推算法》”作为截面算法,并在具体实现中进行权衡和变换。超椭圆,亚椭圆和内摆线曲线族的数学表达式如下(1)的参数表示如下

(X-XE)cosα+(Y-YE)sinα=αcosn1t(2)

(Y-YE)cosα+(X-XE)sinα=bsinn1t

通过(1),让

僖=[(XI-XE)]cosα+(YI-YE)sinα] n的

易=(A/B)N [(YI-YE)cosα-(XI-XE)sinα] n的

可以使用以下递归公式(有关派生过程的详细信息,请参阅参考资料[1])。

转换(1)中的索引

2.1横截面设计

横截面设计的主要目的是找到符合设计的横截面和该横截面的形状因子值。

2.2纵向控制线设计

所谓的垂直控制线是由autocad pline命令生成的二维折线。运行纵向控制线设计模块可创建纵向控制线设计区域并创建一些基本控制线。纵向控制线设计区域是单位区域,即对角线坐标为(0,0)和(1,1)的矩形区域。宽度和高度控制线完全在1x1区域,形状因子控制线在1x40区域。

垂直控制线设计模块为设计人员提供了两种创建控制线的方法,一种是交互式,另一种是数据文件。数据文件的格式是每行两个数据,用逗号分隔,表示二维坐标点。数据可以与实物大小相同,程序会自动转换它并绘制“单位曲线”,即曲线左端的x坐标为0,右端的x坐标是1。

2.3建模输出控制

由建模输出控制模块控制的主要内容是1来控制输出是曲面还是曲线; 2控制表面网格划分密度或截面线的间隔; 3,控制造型体的实际尺寸和颜色; 4控制形状是否闭合完整或开放,局部; 5控制建模对象的轴是直的还是弯曲的; 6控制计算方法是线性插值或三次样条函数插值。图3是建模输出控制模块运行时的界面。

建模时,首先输入各种建模参数,然后在建模输出控制对话框中选择各种选项(参见图3)。其次,根据建模参数和选项,提示设计者在控制线设计区域中选择建模控制线(二维折线),程序从内部读取所选二维折线的顶点数据autocad数据库。 ,作为各种插值计算的插值节点。最后,执行建模计算以产生建模结果。

2.4控制线花键配件

基于AutoCAD的三维变截面建模系统

作为建模控制线的二维折线实际上是由直线段形成的虚线。由折线的顶点和折线拟合的三次样条曲线之间存在差异,有时差异很大。为了确保由折线顶点拟合的三次样条曲线满足预期要求,可以在建模之前执行样条拟合试验。2.5阅读建模数据

使用数据读取模块,您可以读取曲面网格顶点或横截面曲线的数据,并生成数据文件以供autocad系统外部的应用程序使用。

3个应用示例和建模示例

3.1应用实例

该系统用于设计飞机机身的形状。当m和n形状因子在0.5和0.8之间时,圆的外径或标准椭圆形截面可以更美观,有效空间更大,并且抗弯曲和抗扭转性更强。身材。而且,机身的横截面曲线计算简单,纵向易于控制和修改。与传统的设计方法相比,它具有简单,高效的优点。

3.2建模实例

基于AutoCAD的三维变截面建模系统

图4右侧的两个花瓶由相同的宽度和高度控制线产生,具有不同的形状因子控制线形状。上部花瓶使用形状因子线1,下部花瓶使用形状因子线2。

4。结论

众所周知,旋转表面的轴向范围是可变的,但横截面形状只能是圆形的。拉伸表面的横截面可以是除圆形之外的任何形状,但其形状在拉伸方向上是不可变的。本文介绍的变截面建模系统突破了这两种表面的局限性,扩展了autocad系统的建模能力。它特别适用于构建具有本文前言所述特性的工业产品,并且建模效率非常高。


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