Урок 1. Стропильные системы и фермы

С точки зрения пространственного моделирования ферма стропильной система является «плоским» объектом, расположенным в вертикальной плоскости.

Рассмотри построение стропильной системы для дома размером 6 х 6 м, угол наклона кровли 30 градусов.

Все команды, рассмотренные в курсе плоского AutoCAD`а, здесь не объясняются!

Как всегда, сначала следует установить размеры рабочей зоны:

· ЛИМИТЫ: 6000 х 6000.

Вспомним, что эту команду можно ввести с клавиатуры.

· Прозуммируем на новый габарит весь экран двойным щелчком, или:

· ШАГ = 10, СЕТКА = 100.

Настало время перейти в пространство.

Установка профиля интерфейса

· Первым делом установим для работы соответствующий профиль (внизу экрана, справа):

Для успешного 3d-моделирования необходимо рассматривать объект с разных точек зрения.

Разделим экран на 3 части и установим в них различные виды.

Деление экрана на части

· Установим конфигурацию экрана: ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > ВИДОВЫЕ ЭКРАНЫМОДЕЛИ > КОНФИГУРАЦИЯ ВИДОВОГО ЭКРАНА > ТРИ ВЭ: СПРАВА.

Обозначим условно окна А, В, С (не печатать!).

Установка различных проекций в окнах

В окне "А" установлен план Мировой системы координат – ВИД СВЕРХУ – оставим его.

· Перейдем щелчком мыши в окно "В" установим фронтальный вид ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > ВИДЫ> ВИДЫ> СПЕРЕДИ,

· в окне «С» - ЮЗ ИЗОМЕТРИЯ:

Обратите внимание на пиктограмму, отражающую систему координат (СК) в каждом из экранов:

В окне «А» - оси ХУ Мировой СК - МСК:

В окне «Б» - оси ХУ вертикальной, автоматически установленной, СК – БЕЗ ИМЕНИ:

В окне «С» - оси ХУZ Мировой СК - МСК:

Построение габаритного прямоугольника

· В окне «А» построить ПРЯМОУГОЛЬНИК, начиная с точки 0,0,0 размером 6000 х 6000 м.

Построение мауэрлата

Для построения мауэрлата нам в данном случае подходит окно «Б», там не только установлен нужный нам фронтальный вид, но и автоматически изменилась система координат так, что мы можем сразу чертить. Вообще, вся сложность объемного моделирования упирается именно в положение системы координат (СК).

Если система координат по каким-либо причинам автоматически не установилась в соответствии с видом, ее можно установить принудительно:

· ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > КООРДИНАТЫ> (раскрыть список) СПЕРЕДИ:

· Построить ПРЯМОУГОЛЬНИК размером 150 х 150

· Выдавить его на длину 6000 командой ГЛАВНАЯ > СОЗДАТЬ > ВЫДАВИТЬ (ВЫСОТА ВЫДАВЛИВАНИЯ = -6000, так как она направлена против оси Z)

· и отобразить его симметрично командой ЗЕРКАЛО

Построение стропил

· Проведем ОТРЕЗОК под углом 30 градусов

· и симметрично отразим его командой ЗЕРКАЛО:

· ОБРЕЗАТЬ верхний угол

· УВЕЛИЧИТЬ длину стропил до 4000 (указывать нижние концы):

· Командой СМЕЩЕНИЕ определить высоту сечения 200 и наметить углы:

· Командой КОНТУР получить замкнутую полилинию по всему периметру объекта и УДАЛИТЬ торчащие отрезки (не обрезать!):

· ВЫДАВИТЬ контур стропил на 50 мм (толщина сечения, против оси Z):

Чтобы получить в окне «С» такую же картинку закажите ВИЗАУЛИЗАЦИЯ > ВИЗУАЛЬНЫЕ СТИЛИ > СКРЫТЬ:

Построение затяжки

· Построить ПРЯМОУГОЛЬНИК размером 6000 х 200 и ВЫДАВИТЬ его на 50 мм по оси Z

Построение подкосов и стоек

· Все построения выполняются аналогично: следует начертить замкнутую ПОЛИЛИНИЮ и ВЫДАВИТЬ ее на ширину сечения.

· Для подкосов и стоек сечение 150 х 50 мм.

· Подкосы перпендикулярны стропилам.

· Для удобства построения можно предыдущие выдавленные объекты отправить на отдельный СЛОЙ (в конце панели ГЛАВНАЯ).

Размножение стропильных ферм

· В данном случае это удобно делать командой МАССИВ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ, выбрав все элементы для копирования:

Построение обрешетки

· В окне «В» (там стоит вертикальная СК) построить на левом переднем конце стропила ПРЯМОУГОЛЬНИК 100 Х 20 и ПОВЕРНУТЬ его на 30 градусов вдоль стропила.

· В окне «С» (там стоит Мировая СК) ПЕРЕНЕСТИ прямоугольник вперед на 500 мм против оси Y, задав ВТОРУЮ ТОЧКУ в относительных декартовых 3D-координатах.

· ВЫДАВИТЬ прямоугольник на 7000 (6000 + 500 + 500)

· Командой МАССИВ > ПО ТРАЕКТОРИИ получите обрешетку с одной стороны крыши:

· Закажите ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > ВИЗУАЛЬНЫЕ СТИЛИ > СКРЫТИЕ ЛИНИЙ:

· Закажите на видовой линейке в окне «С» НЕПРЕРЫВНУЮ ОРБИТУ и «чиркните» по крану, удерживая левую кнопку мыши, в любом направлении, - объект начнет вращаться, рассмотрите его:

Зачетное задание

· АРХИТЕКТОНЫМАЛЕВИЧА* – дома для будущих жителей Земли (трехмерная копия выполнена с фотографии 1929 г.)

Урок 2. Купола

1 – цилиндрический, 2 – крестовой, 3 – сомкнутый, 4 – зеркальный, 5 – парусный.

Цилиндрический купол

Метод его построения основан на материале предыдущего урока: начертить контур и выдавить.

Крестовой купол

· Настройка аналогична предыдущему уроку. Слой - желтый.

· Начертить ПОЛИЛИНИЮ в окне «В» и РАСЧЛЕНИТЬ ее:

· Дочертить объект по размерам и получить КОНТУР:

· ВЫДАВИТЬ объект на -7200 (6000 + 600 + 600) – это будет главный объект:

· В окне «А» командой ЗЕРКАЛО получить перпендикулярную копию главного объекта (диагональную линию зеркала задать в координатах из левого нижнего угла «квадрата»):

· Заказать НЕПРЕРЫВНУЮ ОРБИТУ – снизу видно, что купол требует доработки.

· Нам нужен первоначальный контур объекта, это можно сделать, если перенести последние два объекта на НОВЫЙ СЛОЙ (голубой) и ВЫКЛЮЧИТЬ.

· Еще на одном НОВОМ СЛОЕ (красном) в окне «В» получить КОНТУР объекта для вычитания и ВЫДАВИТЬ его на -7200:

· Может оказаться, что в окне «В» Система Координат «слетела», тогда следует установить ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > КООРДИНАТЫ> (раскрыть список) СПЕРЕДИ:

· ЗЕРКАЛИТЬ «объект для вычитания» для получения перпендикулярной копии относительно той же самой оси – поможет первоначальный желтый контур.

· Включить голубой слой.

· ГЛАВНАЯ > РЕДАКТИРОВАТЬ > ВЫЧИТАНИЕ выбрать один из главных объектов, затем нажать [Enter], и указать перпендикулярный объект для вычитания:

Заметно, что наверху не видно линий пересечения.

· ГЛАВНАЯ > РЕДАКТИРОВАТЬ > ОБЪЕДИНЕНИЕ выбрать два главных объекта.

Добавим реалистичности

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > ВИЗУАЛЬНЫЕ СТИЛИ > открыть список > ТОНИРОВАННЫЙ:

Сомкнутый купол

Будем строить этот купол рядом с предыдущим (справа).

· В окне «А» начертить квадрат 6000 х 6000.

· Провести диагонали для определения центра.

· Получить еще 2 квадрата снаружи через 500 мм.

· ВЫДАВИТЬ наружный и внутренний контур на высоту 4000.

· Для получения внутреннего пространства следует провести ВЫЧИТАНИЕ из наружного объекта внутреннего:

· Средний квадрат и диагонали перенесем на красный слой. Желтый слой выключим. Текущим поставим голубой слой.

· В окне «В» (там должна стоять вертикальная СК) от середины наверх построить ОТРЕЗОК 3000 мм.

· Построить ДУГУ по варианту 3 ТОЧКИ.

· Получить замкнутый КОНТУР и ВЫДАВИТЬ его на 7000 мм.

· Получить перпендикулярную зеркальную копию объекта (окне «А» - там МСК).

· Получить ПЕРЕСЕЧЕНИЕ этих двух объектов.

ГЛАВНАЯ > РЕДАКТИРОВАТЬ > ПЕРЕСЕЧЕНИЕ

· Перенести дугу и вертикальный отрезок на красный слой.

· Переключиться на ВИЗУАЛЬНЫЙ СТИЛЬ > 2D-КАРКАС.

· В окне «С» получить уменьшенную копию этого объекта командой МАСШТАБ относительно центральной точки (пересечение диагоналей) через вариант ОПОРНЫЙ ОТРЕЗОК с 7000 до 6000.

· Выключить красный слой, включить желтый слой.

· Мы обнаружили, что последний объект надо поднять. Это можно сделать в окне «С» командой ПЕРЕНЕСТИ, задав вторую точку в относительных координатах: @ 0,0,4000 (1-я точка – любая).

· Остается провести проверку внутренней полости.

Зеркальный купол

· Нижнюю часть делать аналогично предыдущему примеру (Н=4000).

· Средний прямоугольник перенести на красный слой, желтый слой выключить.

· ПЕРЕНЕСТИ красный прямоугольник наверх на 4000.

· Отключить желтый слой. Текущий слой – голубой.

· ВЫДАВИТЬ прямоугольник на 3000.

· Командой СОПРЯЖЕНИЕ закруглите четыре верхних ребра с радиусом 3000:

Для получения внутреннего объекта не получится воспользоваться командой МАСШТАБ, так как фигура не является центрально-симметричной.

· Следует построить меньший прямоугольник (меньше с каждой стороны на 500 мм), ВЫДАВИТЬ его на 2500, закруглить командой СОПРЯЖЕНИЕ с радиусом 2500

· Провести ВЫЧИТАНИЕ меньшего объекта из большего.

· Включить желтый и голубой слой, выключить красный.

Получим сечение, как на первоначальной картинке.

· Поменять профиль на 3D- МОДЕЛИРОВАНИЕ.

· ГЛАВНАЯ > СЕЧЕНИЕ > СЕКУЩАЯ ПЛОСКОСТЬ заказать опцию ВЫЧЕРТИТЬ СЕЧЕНИЕ и в окне «А» начертить под прямым углом положение разреза (на следующей иллюстрации – голубая линия), затем указать ТОЧКУ В НАПРАВЛЕНИ ВЗГЛЯДА на той части объекта, которая останется (на иллюстрации – крест курсора).

· Секущая плоскость является объектом, который при необходимости можно удалить.

Зачетное задание:

Парусный купол.

· Предложить и реализовать алгоритм построения парусного купола.

Урок 3. Оболочки

Основные типы поверхностей оболочек:

а, б — цилиндрическая;

в, д — конически вертикальная и горизонтальная;

г — коноидальная;

е — бочарная;

ж — тороидальная;

и — сферическая;

к — парусная;

л, м — с поверхностью гипара (гиперболического параболоида);

н - воронкообразная

В предыдущих уроках модели были построены с помощью средств твердотельного моделирования. Оболочки представляют собой поверхности не имеющие толщины. Они состоят из отдельных плоскостей, количество которых можно изменить, набрав на клавиатуре системные переменные SURFTAB1 и SURFTAB2 (в прямом и перпендикулярном направлении). Число сегментов поверхности следует задавать до построения самой поверхности.

Цилиндрическая оболочка.

Для построения поверхности следует построить направляющие: дугу и отрезок.

· Дугу строить в окне «В» - там вертикальная (фронтальная)СК.

· Отрезок строить в окне «А» - там МСК.

· ГЛАВНАЯ > СОЗДАТЬ > ПОВЕРХНОСТЬ СДВИГА сначала выбрать дугу (криволинейную траекторию), затем отрезок ближе к переднему концу (направляющий вектор).

Развертка цилиндрической оболочки

Данная поверхность состоит из нескольких прямоугольных сегментов, лежащих в разных плоскостях. Для построения развертки их нужно расположить в одной плоскости, следовательно – повернуть.

· Командой РАСЧЛЕНИТЬ превратим целую поверхность в набор отдельных граней.

· В окне «В» выделить все сегменты и командой ПОВЕРНУТЬ развернуть по ОПОРНОМУ УГЛУ крайнего левого сегмента горизонтально

· Выделить все сегменты, кроме крайнего и командой ПОВЕРНУТЬ развернуть по ОПОРНОМУ УГЛУ следующего левого сегмента горизонтально.

· Проделать эту операцию по очереди со всеми оставшимися сегментами.

Коническая горизонтальная оболочка.

Для построения поверхности «д» необходимы два объекта: дуга и точка.

· Можно скопировать дугу предыдущего задания вправо на свободное место.

· Командой ТОЧКА зафиксировать ЦЕНТР дуги

· ПЕРЕНЕСТИ точку центра на 2000 назад.

· ГЛАВНАЯ > СОЗДАТЬ > ПОВЕРХНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ указать в любой последовательности дугу и точку.

Конически вертикальная, сферическая и воронкообразная оболочка.

Все эти 3 типа оболочек можно построить одним способом – вращением образующей (отрезка или дуги) вокруг оси, например, для оболочки «Н»:

· Скопировать дугу с предыдущего примера.

· Командой РАЗОРВАТЬ убрать часть дуги.

· Начертить вертикальную ось в окне «В».

· Изменить профиль на 3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ.

· ПОВЕРХНОСТЬ > СОЗДАТЬ > ВРАЩАТЬ выбрать дугу, затем ось (через опцию ОБЪЕКТ) и задать полный угол вращения 360 градусов.

Бочарная оболочка.

· Снова скопировать дугу предыдущего примера вправо.

· Командой КОПИРОВАТЬ получить позади вторую дугу на расстоянии 2000.

· В окне «С» повернем систему координат ВИЗУАЛИЗАЦИЯ > КООРДИНАТЫ> СЛЕВА знак должен изменить направление.

· В окне «С» построить ДУГУ по варианту НАЧАЛО, КОНЕЦ, НАПРАВЛЕНИЕ 30 градусов и скопировать ее на другой конец.

· ГЛАВНАЯ > СОЗДАТЬ > ПОВЕРХНОСТЬ КУНСА указать последовательно все четыре дуги.

Парусная оболочка.

· Снова скопировать дугу предыдущего примера вправо.

· Командой ЗЕРКАЛО получить 4 копии по типу квадрата.

Если натянуть ПОВЕРХНОСТЬ КУНСА на эти 4 дуги, получиться выгнутая оболочка, а мы будем строить оболочку с «плоской вершиной», для этого нужно получить другие 4 образующие:

· Соединить ОТРЕЗКОМ середины дуг.