CAD的特征造型技術(shù)
2013-05-09 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
當工程師使用三維CAD工具制圖時,隨著使用的深入和需求的增加,會遇到這樣那樣的問題。如果我們增加一些對CAD技術(shù)基本概念上的認識,就會有助于我們了解設(shè)計工具本身,在設(shè)計工作細節(jié)中避免一些令人費解的問題發(fā)生。2007年SolidWorks公司推出了 SWIFT技術(shù),這是一個非常先進的技術(shù)。最近SolidWorks公司在其2008新版的軟件中將SWIFT技術(shù)又做了進一步的加強。類似的還有proe的行為建模技術(shù),而這些都是從特征造型基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的優(yōu)秀技術(shù)。
回顧CAD技術(shù)發(fā)展歷史,在上世紀60年代期間的CAD技術(shù)以線框造型為主,其代表的軟件系統(tǒng)為CADAM,技術(shù)發(fā)展到70年代,CAD技術(shù)以曲面造型為主,代表系統(tǒng)是CATIA。上世紀80年代期間的CAD技術(shù)以實體造型為主,如I-DEAS。到了上世紀90年代, CAD技術(shù)以proe為代表的特征造型技術(shù)走在了前面。而自此以后直到現(xiàn)在,還沒有一種完全革命性的突破。關(guān)于特征造型,我們首先可以了解一下“特征”的概念。對于特征,沒有統(tǒng)一公認的概念。概括講,它是幾何特征和工程特征的集成,即幾何信息、工程信息及其依賴關(guān)系(生成信息)的集成。特征有多種,比如過渡特征、草圖特征、凸臺特征和定位特征。而特征概念中所謂的依賴關(guān)系是特征造型和實體造型的最大區(qū)別,特征模型紀錄了建模的歷史過程,而實體造型系統(tǒng)僅紀錄了最終的造型結(jié)果。
特征造型技術(shù)原理主要包括依賴關(guān)系、拓撲ID號,特征樹和特征更新等幾個要點。
在特征造型系統(tǒng)中,幾何形體之間可以有依賴關(guān)系。而正是這種依賴關(guān)系,成為了定義特征的關(guān)鍵。依賴關(guān)系可以分為顯式、隱式兩大類。給定參數(shù)、在定位平面上和以某條線為定位軸等依賴關(guān)系都屬于顯式關(guān)系,而過渡某條邊(Edge)、在某個面(Face)上打孔和通過一個頂點(Vertex)等依賴關(guān)系都是隱式關(guān)系。顯式關(guān)系容易被我們定義,但是隱式關(guān)系定義則不然。在傳統(tǒng)特征造型系統(tǒng)中,隱式關(guān)系是利用拓撲元素的永久命名機制來實現(xiàn)的。因此,永久命名機制是傳統(tǒng)特征造型系統(tǒng)的核心技術(shù)。
在造型過程中,實體的點、邊、面是自動生成的,與之相關(guān)聯(lián)的拓撲ID號不是一個簡單的編號。我們對其有一些要求指標。首先是拓撲ID號的唯一性,即在特征系統(tǒng)中每個拓撲元素有唯一的ID號。然后是一致性。一致性體現(xiàn)于在特征的更新過程中ID的編號要始終保持一致。由于我們對拓撲ID號有了以上的要求,就能實現(xiàn)我們將它引入模型中的目的,即解決特征之間的依賴關(guān)系問題,實現(xiàn)模型更改時對特征的更新。拓撲ID號的原理是以面為中心的命名。在布爾運算過程中,面相對穩(wěn)定,若不算分裂和合并,無新面生成;點、邊基本上可用面來區(qū)分;多數(shù)面的命名可以根據(jù)生成條件確定。
我們可以通過特征樹反應(yīng)依賴關(guān)系。當一個特征發(fā)生變化后,特征需要重算。這里有個更新原則,即子特征的所有父特征更新之后,該子特征才能更新;任一父特征的更新失敗,其子特征的更新均被認為是失敗的。在proe的早期版本中,對于特征的依賴關(guān)系就存在著細節(jié)上的錯誤,造成原本唯一的拓撲ID號經(jīng)過模型修改后無法和新ID相完全對應(yīng)。
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