7 - 2003

Редактор поверхностного трехмерного моделирования APM Studio как часть программного комплекса APM WinMachine

Сергей Григорьев, Алексей Лазарев, Антон Палагин, Владимир Сидоренко, Юрий Шатохин

Моделирование в APM Studio

Поверхности

Интерфейс APM Studio

Дерево операций

Окно редактирования

Экспресс-функции

Контекстные меню

Связь с APM Structure 3D

Вместо заключения

В конце мая этого года в НТЦ АПМ состоялась презентация нового программного продукта — редактора поверхностного трехмерного моделирования APM Studio. Выход этого продукта можно назвать одним из основных этапов развития программного комплекса APM WinMachine — мощной системы сквозного проектирования. Редактор APM Studio был создан на разработанном в НТЦ АПМ геометрическом ядре APM Engine.

На современном рынке существует множество программ подобного рода, поэтому для того, чтобы привлечь к себе внимание, программа трехмерного моделирования, кроме набора стандартных функций по созданию 3D-элементов, должна иметь простой и интуитивно понятный интерфейс. Можно без преувеличения сказать, что APM Studio полностью отвечает этим требованиям.

Являясь частью программного комплекса APM WinMachine, модуль APM Studio представляет собой инструмент создания трехмерных поверхностных моделей, которые можно использовать для конечно-элементного расчета в модуле APM Structure 3D. Таким образом, после появления APM Studio программный комплекс APM WinMachine стал полноценным конечно-элементным пакетом для прочностного анализа.

Моделирование в APM Studio

Конечным результатом работы в APM Studio являются трехмерные поверхностные объекты, созданные с помощью 3D-моделирования.

Одним из основополагающих объектов трехмерного моделирования является эскиз (sketch) — рабочая плоскость в трехмерном пространстве, в которой выполняются построения плоских фигур. Эскиз может быть одной из ортогональных координатных плоскостей либо произвольной плоскостью в пространстве. Все плоские построения выполняются в эскизе. В системе APM Studio можно использовать неограниченное количество произвольных эскизов, но в процессе редактирования активным является только один эскиз. На рис. 1 показаны плоские объекты, выполненные в разных эскизах.

Каждый эскиз имеет собственную локальную систему координат, поэтому каждый плоский объект, созданный в эскизе в трехмерном пространстве, определяется положением эскиза и положением самого объекта в эскизе.

В начало В начало

Поверхности

Поверхности в APM Studio генерируются с помощью операций над плоскими кривыми, имеющимися в эскизах. В APM Studio возможно создание следующих поверхностей:

• поверхность выталкивания — образуется при смещении образующей перпендикулярно плоскости эскиза, в котором задана образующая. На рис. 2 показана такая поверхность — цилиндр, в котором образующей является окружность, а стрелкой показано направление смещения;

• поверхность вращения — образуется при вращении образующей, заданной в эскизе вокруг некоторой оси. На рис. 3 такой поверхностью является тор, а образующей для него — окружность;

• контурная плоскость — образуется при помощи контуров, заданных в эскизе, которые играют роль границ. На рис. 4 показана контурная плоскость сложной конфигурации.

Для создания более сложных поверхностей можно использовать следующие операции над готовыми поверхностями:

• пересечение — при использовании этой операции две пересекающиеся поверхности делятся по линии пересечения. На рис. 5 изображен результат этой операции: и плоскость, и цилиндр разделились на две части по линии взаимного пересечения;

• скругление — при выполнении данной операции скругляется ребро общей границы поверхностей. На рис. 6 представлено скругление ребра, вдоль которого сопрягаются две плоскости;

• сшивка — эта операция объединяет поверхности, имеющие общую границу, в одну. На рис. 7 показана сшивка цилиндрической и плоской поверхностей.

В начало В начало

Интерфейс APM Studio

Внешний интерфейс APM Studio, как видно из рис. 8, можно разделить на пять областей: главное меню, рабочее окно, панели инструментов, окно дерева операций и строка состояния.

Дерево операций

При запуске APM Studio в открывшемся окне слева появляется окно дерева операций (рис. 9), где отображаются все объекты, созданные пользователем в APM Studio. Объекты располагаются сверху вниз в порядке их создания.

Корнем дерева операций, как видно из рис. 9, является «Деталь», а самым первым элементом дерева операций — узел «Геометрия», содержащий координатные плоскости, которые можно выбирать в качестве плоскостей эскизов. Далее идут сами объекты: эскизы, кривые, поверхности. Все плоские кривые находятся в эскизе, и при раскрытии узла какого-либо эскиза выводится список кривых. Каждая поверхность, нарисованная в APM Studio, обозначается в дереве операций узлом, где находится имя эскиза, который являлся базовым для данной поверхности. В режиме выбора можно выбирать нужные элементы из дерева операций, щелкая левой кнопкой мыши на этих элементах.

В начало В начало

Окно редактирования

Данное окно является основным окном редактирования и отображения операций, сделанных в APM Studio. Слева снизу в окне изображаются направления осей глобальных координат.

Окно имеет два режима — редактирования эскиза и редактирования поверхностей. В режиме редактирования эскиза окно отображает координатную сетку активного эскиза и локальную систему координат этого эскиза. Координатная сетка имеет шаг 10; главные оси и сетка с шагом 50 для удобства отображаются более яркими линиями. В режиме редактирования эскиза можно рисовать плоские кривые и создавать из них простейшие поверхности: вращения, выталкивания и контурную плоскость. Чтобы создавать более сложные поверхности и редактировать существующие, нужно выйти в режим редактирования поверхностей, то есть выйти из активного эскиза. Для этого достаточно нажать кнопку Эскиз на панели инструментов Управление. Чтобы снова выбрать активный эскиз, следует нажать эту же кнопку и выбрать существующий эскиз либо создать новый.

В активном режиме эскиз в окне редактирования позволяет перемещать с помощью мыши при нажатой левой клавише и узлы плоских кривых, и кривые целиком.

В начало В начало

Экспресс-функции

При работе в редакторе APM Studio некоторые операции вызываются наиболее часто, поэтому доступ к ним через меню или из панели инструментов бывает иногда неудобен. Клавиши мыши и клавиатуры являются оптимальным средством для вызова наиболее часто используемых функций, поэтому следует воспользоваться ими.

Среда редактирования APM Studio содержит следующие экспресс-функции, вызываемые с помощью клавиш мыши и клавиатуры. Так, в окне редактирования нажатой средней клавишей можно перемещать вид.

Если у мыши имеется колесо прокрутки, то с его помощью можно быстро изменять масштаб вида. При нажатой клавише Пробел вызывается режим вращения вида, который отключается после того, как клавиша будет отпущена.

При создании какой-либо кривой иногда бывает необходимо вызвать объектную привязку, которая нужна только для конкретного случая, — локальную привязку. Для этого в режимах, использующих объектную привязку, следует нажать среднюю кнопку мыши (или Shift + правая кнопка мыши). После этого появится контекстное меню (рис. 10), в котором одним нажатием левой клавиши мыши можно выбрать локальную объектную привязку. Эта привязка будет действовать только для первого указания точки. Действие всех глобальных привязок в этом режиме временно отменяется и возобновляется только после выполнения или отмены текущей команды.

В начало В начало

Контекстные меню

Еще одним полезным инструментом APM Studio является система контекстных меню, которые вызываются по нажатии правой кнопкой мыши в режиме выбора на любом объекте, находящемся в области редактирования либо в дереве построений.

Для эскиза существуют два контекстных меню.

Первое меню служит для эскиза, находящегося в активном режиме. Команда Закончить эскиз переводит эскиз в неактивное состояние. Команда Показать плоскость эскиза преобразует вид таким образом, что активный эскиз отображается в окне редактирования с началом локальных координат в центре окна.

Второе меню предназначено для эскиза, находящегося в неактивном режиме. Команда Удалить удаляет выбранный эскиз, однако эскиз нельзя удалить, если существует какая-либо поверхность, созданная на его основе. Команда Скрыть эскиз делает выбранный эскиз невидимым; если же выбран уже невидимый эскиз, то вместо указанной команды появляется команда Показать эскиз, которая делает эскиз видимым. Команда Редактировать эскиз делает выбранный неактивный эскиз активным.

Для плоской кривой контекстное меню вызывается только в том случае, если активным является тот эскиз, в котором она создана. Это меню содержит одну команду — Удалить, а две другие — это контекстное меню для активного эскиза, в котором эта кривая была создана.

Для поверхностей контекстное меню можно вызвать лишь тогда, когда не активизирован ни один эскиз. Для простейших поверхностей (вращения, выдавливания, контурной плоскости) меню содержит три команды: команда Удалить удаляет выбранную поверхность, команда Редактировать эскиз делает активным эскиз, на основе которого была сделана поверхность, а команда Редактировать операцию вызывает диалоговое окно, в котором редактируются параметры простейшей поверхности.

Для сложных поверхностей контекстное меню содержит только одну команду Удалить.

В начало В начало

Связь с APM Structure 3D

Как было сказано выше, APM Studio представляет собой мощный инструмент для создания объектов для конечно-элементного анализа в APM Structure 3D. На приведенных рисунках показан объект, созданный и разбитый на конечные элементы в APM Studio с разным шагом (рис. 11) и затем посчитанный в APM Structure 3D (рис. 12). Для создания конечно-элементного представления объекта в APM Studio имеется функция разбиения объекта на конечные элементы, при вызове которой происходит соответствующая разбивка объекта с заданным шагом, и эту разбивку можно будет сохранить в формате APM Structure 3D.

В начало В начало

Вместо заключения

Работа над улучшением редактора АРМ Studio ведется постоянно. Уже осенью планируется выход новой версии, в которой, помимо объектов оболочечного типа, можно будет работать с твердотельными объектами со встроенными функциями разбивки солид-моделей на конечные элементы. Кроме того, мы обращаем особое внимание на увеличение скорости выполнения геометрических расчетов. Дополнительных возможностей в развитии интерфейса следует ожидать в части параметризации, визуализации, сборки и в плане связи с другими системами трехмерного моделирования.

Следует также отметить, что в настоящий момент APM Studio в составе APM WinMachine поставляется заказчикам бесплатно, и такая ценовая политика сохранится до конца текущего года. В дальнейшем мы планируем распространять наш трехмерный графический редактор по самым низким в России ценам.

В начало В начало

«САПР и графика» 7'2003