T-FLEX CAD 9 — новые возможности
Российская фирма «Топ Системы» выпустила в свет новую версию T-FLEX CAD 9 в русле дальнейшего активного развития этого главного компонента комплекса программных продуктов T-FLEX CAD/CAM/CAE/PDM. Была проделана большая работа по дальнейшему улучшению качества программы и расширению ее функциональных возможностей. В данной публикации представлен обзор новых функций, возможностей и улучшений 9-й версии, в числе которых поверхностное моделирование, адаптивное моделирование, сопряжения тел в моделях всех типов, операции по локальной модификации геометрии, функции анализа геометрии. В области двумерного проектирования появились новые типы размеров; изменения коснулись инструментов для работ с растровой графикой, построения точных чертежей по 3D-модели, дальнейшего упрощения и повышения удобства пользовательского интерфейса, экспорта и импорта и т.д.
«Экспресс-Анализ»
В новую версию T-FLEX CAD встроен бесплатный модуль «Экспресс-Анализ», который является облегченной версией пакета «T-FLEX Анализ», специально адаптированной для проведения упрощенных, но качественных прочностных расчетов.
В распоряжении пользователя имеется необходимый набор типов нагрузок и закреплений. Основываясь на геометрии модели T-FLEX CAD, автоматический генератор экспресс-анализа создает качественную конечно-элементную сетку. После выполнения расчета в графическом виде выводятся результаты по деформациям, напряжениям, перемещениям, запасу прочности.
Таким образом, модуль «Экспресс-Анализ» позволяет проектировщику быстро определить расположение концентраторов напряжений, степень деформации, оценить элементы конструкции с избыточным материалом, что позволяет серьезно повысить эффективность и качество проектирования.
Поскольку анализ ведется в параметрической системе, то пользователю не понадобятся дополнительные действия при повторном анализе модели после внесения параметрических изменений.
Расчет на прочность в модуле «Экспресс-Анализ»
 |
|
Сопряжения
При проектировании твердотельных сборочных моделей в T-FLEX CAD иногда возникает необходимость задания взаимного расположения деталей, что не всегда может быть решено при помощи традиционного для T-FLEX CAD способа привязки с использованием локальных систем координат. Подобные задачи возникают, например, при создании моделей механических систем (механизмов). Теперь в системе появился принципиально новый инструмент для сопряжений, предназначенный для взаимной привязки элементов модели. Сопряжения позволяют располагать детали в соответствии с заданными геометрическими условиями. Эти условия определяют взаимное расположение геометрических объектов трехмерной модели (граней, ребер, вершин, характерных точек, осей поверхностей вращения и т.д.) относительно друг друга. Система автоматически решает набор сопряжений и находит расположение объектов, удовлетворяющее заданным условиям.
В системе можно создавать сопряжения типа совпадения, параллельности, перпендикулярности, касания, соосности, расстояния, угла. Сопряжения «расстояние» и «угол» могут быть заданы значением (равенство) или условием (не больше < или не меньше > ).
Примеры механизмов, построенных на сопряжениях
Метод позиционирования деталей сборки при помощи сопряжений можно использовать как дополнительный способ привязки совместно с использованием привязки по локальным системам координат. При привязке 3D-фрагментов по локальным системам координат можно задать условия для сопряжения в виде разрешенных степеней свободы. Если впоследствии такой 3D-фрагмент привязать в сборке к другому сопряженному элементу, то он будет включен в расчет сопряженного механизма.
При создании сложных сборок можно пользоваться механизмом агрегатов. Данный механизм позволяет создавать сопряжения в модели фрагмента, которые автоматически будут учитываться при вставке такого фрагмента в сборку.
Движение сопряженных элементов
Для динамического управления положением элементов, связанных между собой условиями сопряжений, создана специальная команда. Она позволяет интерактивно перемещать в 3D-окне элементы модели в соответствии с существующими степенями свободы и условиями сопряжений. Возможен выбор различных режимов движения, которые по-разному учитывают характеристики тел.
У механизма сопряжений T-FLEX CAD есть несколько существенных преимуществ перед сходными механизмами других систем 3D-моделирования:
• сопряжения являются естественным дополнением к традиционному способу привязки по системам координат и преобразованиям. Они позволяют использовать быстроту задания положения элемента, которое свойственно ЛСК, и учитывать не описываемые ЛСК методы базирования;
• механизм может быть с успехом использован как для сопряжений компонентов сборочных моделей, так и для позиционирования обычных тел для последующего моделирования;
• используемая прогрессивная технология решения сопряжений позволяет удачно справляться с традиционно трудными задачами, например строить сопряжения кулачка произвольной формы со сферическим толкателем. При этом каких-либо специальных требований на кулачок не налагается — он может иметь даже острые углы на поверхности;
• моделирование движений механизма происходит значительно более реалистично, чем у многих других систем, вследствие чего конструктор получает возможность произвести анализ поведения механизма уже на этапе построения модели.
Сложные взаимодействия, решаемые сопряжениями
|
|
Новые команды
В системе появился ряд новых моделирующих и вспомогательных команд, расширяющих ее возможности при трехмерном проектировании. Ниже мы рассмотрим некоторые из них.
Введена целая группа новых операций для работы с гранями тел, таких как «Разделение граней», «Удаление граней», «Замена граней», «Отделение граней», «Перемещение граней», «Изменение граней», а также «Расширение поверхности» и «Заполнение области». Данные операции предназначены в основном для локального изменения отдельных топологических элементов модели (граней, ребер) в процессе моделирования, когда не нужно или не желательно изменять установленные ранее связи в модели. Также эти команды могут быть использованы при подготовке модели к конечно-элементному анализу или при обработке результата некачественного импорта, который иногда может быть получен при обмене геометрической информацией из других систем через универсальные форматы. Так, при помощи операции «Замена граней» можно поменять геометрическую поверхность под выбранной гранью на другую геометрическую поверхность. В результате выполнения операции заменяемая грань изменяет свою форму в соответствии с формой заменяющей поверхности. Операция «Разделение граней» позволяет формировать на уже существующих гранях новые участки заданной формы. Это может быть использовано для врезки в грань новых площадок, ребер. В частности, при подготовке модели к прочностному анализу такие площадки могут понадобиться для приложения нагрузки. Также для удаления мелких, несущественных для расчета топологических элементов модели можно воспользоваться командой « у даление граней», которая позволяет исключить из модели выбранные грани с автоматическим затягиванием полученных пустот.
Разделение граней
Удаление граней
Отделение граней
Расширение граней
Замена граней
Заполнение области
Перемещение граней
Изменение граней
Команды для анализа геометрических данных модели теперь объединены в одну группу. Ассортимент вспомогательных анализирующих инструментов значительно расширен и усовершенствован. Кроме того, появился ряд новых команд. Например, команда «Проверка модели» предназначена для проведения диагностики выбранного объекта модели на предмет выявления ошибок в его геометрии. Команда «Измерение кривизны кривых» позволяет измерить кривизну и радиус кривизны у выбранных кривых. Результат измерения может отображаться в виде цветной пространственной эпюры с возможностью определения точных значений в точке; та же команда позволяет автоматически найти на кривой точку максимальной кривизны. «Разнимаемость формы» — новая команда для проверки возможности разделения частей литейной или пресс-формы, спроектированной для изготовления детали на основе какой-либо трехмерной модели; эта команда позволяет выявить грани и области, препятствующие раскрытию формы. Для количественной оценки отклонения нормалей граней от заданного направления может использоваться команда «Отклонение граней»; результат вычислений, представленный в виде цветовой раскраски модели, дает возможность оценить величину отклонения. Две другие схожие команды — «Зазор между гранями» и «Расхождение нормалей граней» — позволяют при помощи цветных пространственных эпюр оценить зазор (расстояние) между выбранными гранями или разность направлений нормалей между соседними гранями в указанных ребрах. При помощи команды «Гладкость модели» можно оценить качество геометрических поверхностей. Оценка производится методом наложения на грани специальной текстуры (обычно состоящей из светлых и темных полос) в режиме, имитирующем отражение от выбранных поверхностей. По характеру отражения полос можно определить ненужные искривления на поверхностях или условия перехода между смежными гранями (по касательной, непрерывность по кривизне, излом). Также значительно доработаны существовавшие ранее измерительные команды. В команде «Проверка пересечений тел» интерфейс стал более удобным благодаря адаптации для работы с окном свойств — появилась возможность показывать зоны пересечения и считать объем пересечений. Кроме того, при проверке тел на взаимное проникновение теперь особым образом можно учитывать резьбовые соединения деталей и случаи касания поверхностей. В команде «Измерение кривизны поверхности» добавлены новые способы измерения кривизны, улучшена возможность измерения кривизны в точке. Теперь можно устанавливать неограниченное количество измерительных меток и автоматически создавать отчет о результатах измерения; добавлен автоматический поиск точки с максимальным и минимальным значением кривизны заданного типа.
Измерение кривизны кривых
Измерение кривизны поверхности
Отклонение граней
Разнимаемость формы
Зазор между гранями
Расхождение нормалей граней
Проверка пересечений тел
Проверка гладкости
В системе создан новый механизм адаптивных 3D-фрагментов, который существенно расширяет параметрические возможности системы при трехмерном моделировании. Данный инструмент позволяет использовать в качестве внешних параметров 3D-фрагмента не только переменные, но и геометрические элементы. В качестве значения внешнего геометрического параметра может подставляться геометрия любых соответствующих элементов сборочной модели. Суть механизма заключается в том, что при регенерации конкретного экземпляра адаптивного 3D-фрагмента в структуре его модели вместо исходной геометрии используется подставленная геометрия элемента сборки — таким образом он адаптируется к сборке. Например, на основе адаптивных 3D-фрагментов выполняются операции вставки отверстия и создания элементов листовой штамповки в соответствующих специализированных командах системы. Пользователь может на основе адаптивных фрагментов быстро создавать различные вспомогательные элементы, например проточки на валах, шлицы и т.д. Для этого ему не потребуется, как раньше, задавать переменные, например для связи диаметров — теперь достаточно указать круговое ребро вала, к которому 3D-фрагмент адаптируется автоматически.
Новая команда «Уклон тела» позволяет за одну операцию произвести разрезание исходного тела на части и выполнить уклон боковых граней образовавшихся частей на заданные углы. Операция будет полезной при создании моделей литейных форм и пресс-форм. В отличие от операции «Уклон граней», данная операция позволяет создавать двусторонние уклоны, уклонять грани тела, не имеющие явного неподвижного ребра.
Принцип работы адаптивного 3D-фрагмента
Новая операция «Уклон тела»
|
|
Доработки и улучшения
В системе появилось новое понятие «тело», которое является основным объектом структуры трехмерной модели. Тело — это объем (или поверхность), полученный в результате базовой операции. В процессе модификации данного объема или поверхности последующими операциями (сглаживанием, оболочкой, булевой и т.д.) его тело остается неизменным, то есть хранит в себе постоянные характеристики модели (материал, цвет, способ представления и т.д.). Телу присваивается имя, которое остается неизменным при его дальнейшей модификации. Таким образом, пользователь теперь получает один постоянный структурный объект, который впоследствии можно модифицировать при помощи различных шагов-операций.
Существенно доработаны средства создания массивов. Теперь стало возможным создавать не только массив операций, но и массив тел, массив граней или массив элементов построения. Во всех командах создания массивов появилось много дополнительных функций, к которым относятся возможности задания ограничений массива по другим геометрическим объектам или исключения из массива отдельных копий. Кроме того, теперь можно задавать размещение копий в обратном направлении и при желании объединять результат массива в единое тело. Интерфейс всех операций массивов также усовершенствован. Для задания шага и количества копий можно использовать специальные манипуляторы, позволяющие изменять эти параметры при помощи мыши в прозрачном режиме. При этом предварительный результат операции автоматически отображается на экране.
Значительно расширена функциональность булевой операции, которая теперь может с успехом применяться при гибридном моделировании, когда используются как твердые, так и поверхностные тела. При подготовке операции стало возможным явное указание соответствия элементов, по которым происходит контакт. Это позволяет системе решать ранее недоступные задачи, к примеру, когда нужно склеить две части детали, контактирующие друг с другом поверхностями разного типа (например, сплайн, близкий к цилиндру, и аналитический цилиндр). В некоторых случаях за счет ручного уточнения контактирующих элементов значительно повышаются точность и скорость выполнения операции. В ситуациях, когда один из операндов при выполнении булевой операции расчленяется на несколько компонентов, пользователь может выбрать конкретные компоненты операнда для того, чтобы оставить их в качестве результата, или, наоборот, для исключения этих компонентов из результата.
Применение некоторых новых функций массива: построен линейный массив граней с ограничением и исключениями
Все это в ряде случаев позволяет значительно сокращать количество шагов-операций при моделировании. Также появилась возможность выбора типа результирующего тела (твердое или листовое), которое требуется получить при выполнении операции.
В части двумерного проектирования и черчения также произведено немало усовершенствований, например доработана возможность простановки цепочки размеров от базы, появилась возможность создания так называемых ординатных размеров (такие размеры проставляются от одной базы и не имеют размерных стрелок). В стесненных условиях теперь можно автоматически выравнивать размерные числа или выносить размерное число на полку. У 2D-проекции появился новый параметр «Сохранять информацию для простановки 3D-размеров», что позволяет создавать на основе линий указанной проекции трехмерные размеры. При этом они расположены в плоскости выбранных элементов или в плоскости окружности в случае простановки размера на эллипсе, соответствующем круговому ребру. Данная возможность позволяет проставлять размеры с реальными значениями на изометрических проекциях.
|
|
Новый API
T-FLEX CAD 9 поставляется с принципиально новым API (интерфейсом для разработки приложений). Данный API основан на технологии .NET (http://www.microsoft.com/net/) и предоставляет разработчику практически все возможности для управления документами и разработки приложений, функционирующих в среде T-FLEX CAD. С появлением данного API системы T-FLEX CAD становится открытой платформой для разработки приложений, использующих преимущества системы параметрического моделирования.
В состав версии 9 включены собственные средства разработки макросов. Основным является редактор макросов, позволяющий создавать программы, использующие классы и методы API T-FLEX CAD, а также любые средства операционной системы. Пользователю предоставляется возможность разработки программ по управлению документом системы без установки и изучения сторонних средств разработки. При разработке макросов могут быть использованы языки программирования C# или Visual Basic.
Применение некоторых новых функций в булевой операции: выбраны части одного операнда для исключения из результата сложения
Новые функции размеров: простановка 3D-размеров на аксонометрии, автоматическое выравнивание размеров в цепочках
|
|
Общие изменения системы
В системе T-FLEX CAD используется новая версия геометрического ядра Parasolid (http://www.ugs.com/products/open/parasolid/) — 16.1. Это позволяет реализовывать все больше новых функций при трехмерном моделировании.
Версия 9 теперь работает в кодировке Unicode, что позволило устранить ряд известных неудобств, обусловленных языковой совместимостью документов, созданных в разных иностранных версиях T-FLEX CAD. Теперь все документы могут быть без нарушений открыты в любой языковой версии Windows. Кроме того, в одном документе можно использовать символы из разных кодовых таблиц везде, где присутствует текстовая информация.
Разработчики непрерывно ведут работу над совершенствованием инструментов импорта/экспорта. В 9-й версии был переработан механизм обмена данными в форматах AutoCAD, добавлена поддержка AutoCAD 2004 и 2005, а также повышено качество и точность импорта и экспорта файлов форматов STEP и IGES.
В системе произведены значительные доработки в файловой организации документов. Повышено быстродействие и ликвидирован ряд ограничений при работе с внутренними фрагментами и большими трехмерными сборками.
На этом можно завершить краткий обзор основных новых возможностей T-FLEX CAD 9. На данный момент эта популярная отечественная САПР, безусловно, удовлетворяет высоким требованиям, предъявляемым к современному уровню проектирования, и является профессиональным инструментом инженеров-проектировщиков, позволяющим им с высокой точностью и в кратчайшие сроки разрабатывать все более сложные проекты.
|
|
«САПР и графика» 1'2005
