C3D Toolkit предлагает новые инструменты проектирования CAD, EDA, BIM, CAE

Название статьи отсылает к высказыванию основателя Dassault Systèmes Франсиса Бернара о том, что «не следует развивать софтверный продукт, руководствуясь только запросами пользователей и сравнением с конкурентами». В июне этого года вышел обновленный комплект инструментов для разработки инженерного программного обеспечения C3D Toolkit 2018. Геометрическое ядро C3D Modeler, параметрический решатель C3D Solver, конвертеры C3D Converter – все компоненты C3D Toolkit пополнились новыми возможностями, прибавили в производительности и увеличили свою надежность. За многими улучшениями стояли запросы заказчиков C3D Labs, представляющих все разнообразие индустрии инженерного ПО – CAD, EDA, BIM, CAE.

CAD

Наш самый первый заказчик и материнская компания АСКОН обратил внимание на потребность в покомпонентном проецировании в системе КОМПАС-3D. Речь шла о случае, когда создавалась сборка с набором компонент и построенными по ним проекциями. В результате редактирования (изменения или перемещения) одной из компонент все проекции необходимо было пересчитывать заново.

Задача геометрического ядра C3D Modeler состояла в том, чтобы спроецировать заново только указанные измененные компоненты и те компоненты, которые могли быть затронуты при проецировании. Это существенно ускорило построение проекций сборки при различных модификациях ее частей. Очевидно, что чем меньшее количество компонент сборки оказалось затронутым данными изменениями, тем больше и заметнее эффект в скорости построения проекций.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Покомпонентное проецирование. 3D-модель установки вакуумно-технологической, разработчик «ЭСТО-Вакуум» (г. Москва)

Скругление – одна из самых сложных задач геометрического ядра, поскольку охватить все варианты его построения невозможно. И, конечно, разработчики CAD заинтересованы, чтобы в каждой новой версии C3D Modeler операция скругления выполнялась для все более сложных форм. Вот и на этот раз в ядре добавились множество новых частных случаев построения скругления.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Частные случаи скругления

Один из таких частных случаев был использован при моделировании сложной поверхности гребного винта в КОМПАС-3D v18.

Кроме того, впервые мы сделали скругление трех граней. Функция позволяет создать такое скругление, чтобы указанная грань была заменена поверхностью скругления, фактически соединяющей соседние грани. Выполнить это на практике, не имея дополнительных возможностей, затруднительно, учитывая тот факт, что придется подбирать точные значения скруглений цепочек ребер, чтобы в результате не получить плоских остаточных фрагментов или неровных изгибов на данном участке модели. Как раз для таких случаев удобно иметь под рукой операцию «Скругление трех граней». В результате ее выполнения создается поверхность, которая гладко стыкуется с гранями, соседними с исходной.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Скругление трех граней

Поверхностей может быть построено несколько, при этом радиус скругления варьируется в зависимости от параметров участка, на котором оно выполнено. Данный функционал является новым для ядра C3D, поэтому для него была реализована специальная поверхность, которая задается несколькими опорными кривыми. Для этого потребовался новый алгоритм, использующий сложный математический аппарат – численные методы решения уравнений.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Скругление трех граней

По запросам CAD-разработчиков продолжает развиваться функционал гибки, который мы считаем уникальным для геометрических ядер. В C3D Modeler добавлена возможность создания ребер усиления на цилиндрических сгибах с их последующим разгибом. В случае разгиба усиленных таким образом сгибов ребра усиления удаляются, и на разогнутой детали остаются только следы от них в виде двумерных контуров. При последующем сгибе ребра усиления снова восстанавливаются.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Ребро усиления и развертка листового тела с контурами ребер усиления

В гибке листового тела сделано упрощение развертки. Если создать сгибы на соседних ребрах, замкнуть получившиеся углы, а затем сделать развертку получившейся детали, то можно увидеть, что ее форма в углах имеет сложный вид (на рисунке слева). Применяя операцию «Упрощение развертки», получаем более технологичную заготовку без кривых линий и сложных вырезов (на рисунке справа).

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Упрощение развертки

Под влиянием заказчиков меняется и параметрический решатель C3D Solver. По предложению «Нанософт» в новой версии появились жесткие множества и гладкая стыковка по G2 любых кривых. Теперь разработчик CAD может объединять набор геометрических объектов (кривых) в жесткое множество, то есть закреплять их положение друг относительно друга. И дальше в ограничениях они коллективно перемещаются в ходе решения системы ограничений.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Жесткие множества двумерных объектов

Что касается гладкой стыковки, то если в C3D Modeler стыкуются поверхности по G2 (без ограничений), то в C3D Solver – это ограничения. Что такое ограничение? Допустим, есть два разных объекта, и пользователь накладывает на них какое-либо ограничение: например, два отрезка должны быть перпендикулярны. Что бы дальше с этими отрезками ни происходило, это отношение должно сохраняться. Один отрезок переместили в сторону – второй должен за ним «побежать», если наложено отношение совпадения или перпендикулярности. И сейчас в нашем 2D-решателе появилась возможность стыковать кривые по G2, то есть очень гладко.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Стыковка двумерных кривых по G2

В интересах CAD-разработчиков в новой версии модуля обмена данными C3D Converter мы расширили поддержку формата JT в большую сторону до версии 10.2 и в меньшую до версии 8. И если версия 9.5 – это стандарт ISO, то остальные версии относятся к ветке развития Siemens, основоположника этого формата.

Работа по JT очень важна, так как формат имеет несомненные достоинства. Например, он позволяет передавать одни и те же данные синхронно, но в разных представлениях. Если модифицируется изделие или деталь, то работа ведется с той частью JT-файла, которая записана в граничном представлении. Если достаточно просмотреть изделие, визуально оценить, то используется плоскогранное (полигональное) представление. Если нужны характеристики, например плотность или информация об авторах изделия, то речь идет о метаданных. Такая работа с данными очень удобна, однако при любой модификации формы изделия потребуется синхронно изменить все уровни детализации. Формат JT – нетривиальная и гибкая система, но очень востребованная нашими заказчиками.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Чтение моделей формата JT

EDA

По запросу компании ЭРЕМЕКС, разрабатывающей САПР электроники Delta Design, в ядре C3D Modeler были ускорены операции с регионами – связными областями двумерного пространства, ограниченными одним внешним и, возможно, одним или несколькими внутренними составными кривыми (контурами). Булевы операции над такими объектами достаточно распространены, если вы работаете с большим количеством компонентов при создании плат. С увеличением количества вершин регионов растет и трудоемкость операции над каждой парой. А если таких пар в созданной модели огромное количество, то потребуются модификации алгоритма для того, чтобы пользователь мог работать с программой в комфортных условиях. Что и было сделано.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Сложная печатная плата в Delta Design

BIM

C точки зрения геометрического ядра, архитектура мало чем отличается от машиностроения, однако время от времени эта отрасль ставит перед нами новые задачи. Например, в этом году разработчикам семейства BIM-программ Renga из Renga Software потребовалось от C3D Modeler затенение кривых телами и скрытие части ребер при построении проекций.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Затенение кривых телами при проецировании

CAE

С подачи НТП «Трубопровод», который использует C3D Modeler в системах ПАССАТ и Штуцер-МКЭ, были усовершенствованы операции: усечение оболочки, выдавливание и вращение, построение линий разъема и проекционных кривых.

Построение 3D-моделей для последующих расчетов имеет свои особенности. Мы столкнулись с ситуацией, когда не создавались некоторые из линий разъема и после операции не объединялись назад некоторые ребра. Для быстрого получения множественных линий разъема был сформирован пример для разработчиков НТП «Трубопровод», как их делать напрямую без операции, непосредственным конструированием топологических элементов оболочки.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Модель, на которой возникали проблемы с линиями разъема

Cabinet & Interior

К этому классу инженерного ПО относятся продукты, которые обычно называют «мебельными САПР». Для компании БАЗИС-Центр, разрабатывающей на ядре C3D систему БАЗИС-Мебельщик, была реализована гибка нелистовых тел. Чтобы согнуть любое, даже нелистовое, тело, достаточно задать режущую плоскость, количество и толщину кусков, на которые будет разбито тело, а также для каждого куска задать расположение оси сгиба и его радиус нейтрального слоя. Согласно заданным параметрам, из кусков тела будут сформированы цилиндрические сгибы, у которых слой, отстоящий на расстояние нейтрального радиуса от оси, не будет испытывать сжатия или растяжения. Теперь пользователи БАЗИС-Мебельщик смогут моделировать гнутые фасады с фрезеровками.

C3D новое для CAD, EDA, CAE, BIM

Сгиб нелистового тела

Так пользователи – от крупных научных центров до стартапов – двигают вперед C3D Toolkit, ставя перед разработчиками актуальные задачи и откликаясь на результаты проделанной работы. Как справедливо заметят читатели, в статье показаны запросы только от российских заказчиков C3D Labs. Причина в том, что с зарубежными заказчиками мы связаны строгими соглашениями о неразглашении. Мы не имеем права публиковать подробности сотрудничества и часто даже называть компании, которые используют C3D Toolkit.

Автор: Сергей Бирюков
Источник: http://isicad.ru/