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2023年12月15日 星期五

DesignSpark Mechanical探究(10)完 縮放、方程式、混成與總結


How do I scale an Object or even an Assembly in DSM?


這一題也是介紹Pull的各種高級應用與其強大威力。以下先舉個簡單例子,說明DSM如何將實體放大縮小的基本程序。


1.打開想要放大縮小的檔案,三擊或在結構樹中選取實體。然後執行Pull指令,並選擇Scale Body選項。



2.選擇一個點作為放大縮小的參考點。此點可以是絕對座標的原點,也可以是實體上的任一點。下圖是選擇絕對原點來放大縮小。放大縮小的倍數,可以由拖拉箭頭來決定,也可以直接輸入數字(例如,縮小成1/6,就要輸入0.17--->有效數字是小數點後兩位)



此外,也可以使用參考尺寸來控制放大縮小的比率。例如以下的例子就是說明實體從參考尺寸=21的狀況下等比例放大到參考尺寸=25的過程:


1.先建立一個參考尺寸(長度=21),然後選取實體、執行Pull指令、選擇Scale Body選項、選擇絕對原點為放大縮小參考點。



2.開始拖拉放大縮小箭頭時,會看到參考尺寸上出現黃色星星。點擊黃色星星,即可修改參考尺寸數值為25,Pull指令就會根據參考尺寸從21變化成25的比例來放大實體。



此外,Pull也可以做不均勻的放大縮小,其操作程序如下:


1.選取實體、執行Pull指令、選擇Scale Body選項、選擇絕對原點為放大縮小參考點。

2.鍵盤按住Ctrl + Alt鍵,然後以滑鼠選取一個參考邊(或是坐標軸),作為放大縮小的方向。



2.選好參考邊後,畫面上的箭頭鍵變成朝向參考邊的方向,拖曳滑鼠時也只有參考邊的方向可以動,另外兩個方向完全不受影響。



至於組合件的放大縮小方式也如同單體元件:先選取要放大縮小的實體(或是整個組合件)>執行Pull指令>選擇Scale Body選項>選擇放大縮小參考點>拖拉滑鼠,即可放大縮小,這裡就不再詳述。


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How do I use constraint-based sketching in DesignSpark Mechanical?


DSM預設是不使用所謂的拘束式繪圖法(constraint-based sketching),但是對於使用傳統參數式CAD的人、或者需要畫非常複雜草繪的人來說,有拘束式繪圖法還是會比較方便習慣。遇到這種情況,可以在File>DesignSpark Options中打開選項,如下圖:



重新啟動DSM後,就會看到指令中多了一個Sketch的頁面,裡面有各式拘束條件的指令,就可以使用拘束式繪圖法了。



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How do I use the Equation tool for sketching in DesignSpark Mechanical?


利用方程式來建構曲線,也是非常重要好用的功能,特別在航太或是船艦上使用很多理論計算的結果來做設計時,就能直接將理論的結果用方程式繪圖來呈現成果。在DSM中當然也有這樣的功能,點選底下的Σ指令即可(幾乎所有的CAD都是用這樣的符號 XD)



如下圖所示,DSM有內建很多不同種類的方程式,從下拉選單中就能看到,這是其他CAD程式中比較少看到的方便資料庫。



如果要自行編寫方程式的話,語法與規則如下,其實也滿簡單直覺的:


  • 凡是加上中括號([])的字詞都視為參數(Parameter),例如[PI]就是一個名為PI的參數。

  • 參數可以自行指定數值,如下圖:



  • 函數(Function)的寫法是函數名開頭,後面的括號內寫入引數(argument)、參數或數值。例如Sin(t - 1)。


內建的常用函數有Sin、Cos、Log、Abs....等等工程上頻繁出現的函數,應該是很夠用,詳細可以參照官方的Help。


預設雖然是平面曲線,但只要在Z的欄位中也填入方程式,就會變成3D的立體曲線,可以用來作為掃出或構成3D曲面。



例如選取底下這個曲線,再點選Cylinder指令,就會自動掃出一個彎曲的管線。



或者是利用兩條方程式構成的曲線來「混成(Blend)」一個曲面。


官網上還引用了一個機翼(空中巴士的喔!)的剖面曲線範例,這請大家直接看圖,就不操作了。




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How do I use the Flythrough camera mode in DesignSpark Mechanical?


Flythrough Camera顧名思義,就是假想有一架裝有攝影機的無人飛機可以飛進設計的構造物中,依照設定好的軌跡,拍出構造物內部的影像。這是一個很酷的功能,也可以展現出DSM主要是應用在設備製作或CAM領域上的精神。


以下簡單說明製作這種飛航攝影模式的流程:


1.先畫好一個攝影機飛行時行進的軌跡,只要劃出一個曲線即可,如下圖:



2.選擇Display頁面,點選攝影機選項



3.在視窗左下角的Camera Options區塊中,按下攝影機圖示,建立攝影機視角。



4.點選飛機圖示,進入Flythrough模式。



5.其中攝影機的視角特性是以金字塔型的視角範圍(FOV)、藍色的視線方向與代表攝影機位置的綠色點來表示,如下所示:




6.回到Design頁面,使用Move工具調整攝影機的視線方向,並且將攝影機的位置(綠點)移到軌跡線的端點上。並且使用Move工具的Move along trajectory選項來拉動攝影機,就可以在左側的攝影機視角中看到宛如飛行巡航一樣的畫面了。




*但是Move功能在飛行模式下常常出不來,應該是臭蟲之一。


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How does the remove interiors option work?


這是僅有在拘束式繪圖選項打開的狀況下,才能使用的選項。簡單來說,就是如果草繪模式底下畫出以下內部有多個封閉圖形的草繪時,在Structure Tree中點選草繪,按下右鍵,就會看到這個選項,如下圖:



如果沒有使用這個選項,跳出草繪模式後變成曲面後,內部的封閉圖形是以曲線的形式存在,並不會變成孔洞。如下圖:



這個選項打開的畫,曲面就會變成中有破孔的狀態。



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What is the blend tool and how do I use it?


Blend這個指令就是將兩段不同的曲線「拉成」一個曲面、或是將兩個不同的截面「融合」成一個實體。



Blend其實也是個萬用工具,因此底下也有很多選項可以選擇,根據不同的選項可以做出不同形狀的曲面或實體。其使用方法可以簡單說明如下:


1.點選Blend指令。


2.先選擇一個點、邊或是面。


3.按下Ctrl鍵選擇另一個幾何元素(點、邊或面)。構成Blend的要素可以兩個以上,因此可以一直按著Ctrl,選擇多個幾何元素。


4.畫面上會預覽出Blend之後形成的幾何形狀。沒有問題的話,點選畫面左側的「勾勾」完成Blend。



好比說,其實圓錐如同上圖可以使用一個點與一個圓來Blend建構。


Blend選項很多,難以一一說盡,原理大致也很其他CAD相同,而且對於探究使用而言,不需要全部都知道,這裡略過不討論,詳細的內容就請自行查閱Help。


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[總結]


以上就是簡單看過DSM大致功能,大致將其優缺點列出來,做為讀者們是否要使用的參考:


  • 操作簡單直覺,容易學習使用。

  • 使用兩鍵滑鼠、甚至不用滑鼠就能執行所有指令。(本文大部分的範例都是在不使用滑鼠下繪製出來的)

  • 自由度很高,特別是在修補與去除特徵上非常方便。

  • 因此對於CAE分析來說是前處理過程中很好的簡化工具,這也是ANSYS直接與DSM合作的原因。

  • 也很適合產線設備、加工設備設計者使用。

  • 免費版不提供工程圖模式,非常可惜。

  • 但是可用3D標註尺寸的方式來顯示尺寸,反而是一種先進的作法。

  • 欠缺板金模組,不適合沖壓加工使用。

  • 高階曲面設計上能力較差。


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