Основы САПР (CAD,CAM,CAE) - (Кунву Ли)(2004) (951262), страница 80
Текст из файла (страница 80)
объект оциФровщик нсдглнрсвзкк«: ~~«ркрп . трстотиоироьнив Рнс. 12.24. Инженерный анализ в быстром прототипировании н изготовлении аищФлиаация пйтеаа . Требования термодинамической эффективности н долговечности, предъявляемые ..к, высокопроизводительным и изностойким двигателям внутреннего сгорания, обусловливают необходимость протекания через все цилиндры постоянного по' тока охлаждающего агента. Чтобы обнаружить в испытывающих большие механические напряжения областях крышки цилиндра и особенно картера те места, .
которые недостаточно снабжаются охлаждающим агентом, необходимо всесторон, нее тестирование. Термодинамические последствия неравномерного распределения ' охлаждаккцего агента — это медленное горение топливно-воздушной сл~есн и повышенная эмиссия углеводо)юлов нз холодных шшиндров, а также проблема «стукаь ' и «горячнхь цнлинлрах. Вопросы распределения охлаждающего вечцества становятся все более важными из-за экологических ограничений на выхлопы автомобилей.
. Существующие методы тестирования обычно включшот эксперименты на испытательном стенле, в которых используются литые компоненты. К сожалению, оснастка и формы, необхолимые для отливки этих компонентов, зачастую поступают в распоряжение лишь на очень поздних стшшях проекта. Более того, различные адаптации, требуемые для тестирования, например бегунки для сенсоров и вырезы для оптических систем, могут привести к неверному отображению поведения реальной конфигурации в рабочем лвигателе. Быстрое прототипи1юванне может быть эффективным альтернативным подходом к тестированию распрелеления охлаждающего агента Оно позволяет с экономией времени и средств изготавливать прозрачные модели для исследования , поведения потока в реальных системах охлаждения двигателей внутреннего сго, рания.
Но сравнению с ранее используемыми методами это дает не только значительные экономические преимушества, но и более высокое качество конечного пролукза. Дополнительную информацию можно получить путем визуализации ' шаблона течения охлажлаюп1его агента Для э1ого в поток осторожно вводят крошечные пузырьки воздуха и записывают их движение на высокоскоростную видеокамеру. Изготовленпьш методом стереолитографии прозрачный картер коробки передач, который позволяет наблюдать поток смазочного масла, показан на рнс.
12.25. Иио. т 2.26. Прозрачный картер коробки передач для Рогзсае, изготовленный методом стереолитографкк 1источиик: пари Ргоюгихпц иелоП, Уоь 6, г«о. 6, сАО/сдь1 Риоэзпюц,!пс., золе, 1996.1 Фотоаластическое тестирование Механические напряжения и растяжения в физическом компоненте можно'оп- ределить при надлежащих условиях путем фгллоэластического шести)лхюМщ, " (рлогое)аеас серпа). В основе этого метода лежит временное двулучепреломле- ние прозрачного материала, подвергнутого опрелеленной нагрузке. Свойством двулучепреломлення обладает ряд пластических материалов.
Двулучепреломле; нне — это характеристика, проявляющаяся при облучении тестового образца по- ' ляризованным белым илн монохроматическим светом н состоящая в том, что. ' олин падающий луч разделяется на два, в которых световые колебания взаимно перпендикулярны. Если тестовый материал прозрачен и демонстрирует адекват-;. ное двулучепреломление, направления результирующих лучей будут соответст- вовать направлениям главных механических напряжений. К счастью, прототи- пы, изготовленные методом стереолитографии из эпоксидной смолы (напримср, Я. 5170 н 1 МВ 5353-1 от С!Ьа-Се!ну), обладают высокой степенью прозрачно-' -.'... сти и близки по своим характеристикам к тестовым образцам из ел~оды Ага!г!!1е, широко используемой для фотозластичсского тестирования.
Различные произ- водители, такие как С!Ьа-Се)цу, А!!еЫ 5!дпа! и 1)иРопц протестировали букваль- но тысячи потенциальных формул смол для этой цели. На сегодняшний день. лишь около 20 смол удалось коммерчески использовать для стереолнтографить" То, что этот метод не получил широкого распространения, свндетелъствует о трудности одновременного выполнения всех требований фотоэластического тес-' тирования: оптического двулучепреломления, оптической прозрачности, линей- ной зависимости порядка интерфере1шни от приложенной силы и постоянства фотоэластического коэффициента [77!.
Медицинские модели Объелннение технологий сканирования из области медицины и быстрого прототипирования нз области проектирования позволяет теперь работать с данными анатомических изображений совершенно по-иному, чем это было возможно раньше. На основе данных компьютерной томографии и магнитно-резонансной интроскопии можно изготавливать методом быстрого прототипирования копии различных алементов человеческой анатомии.
Имеется ряд коммерческих программ, способных преобразовывать данные изображений в БТЕ-файл. Модели человеческих органов или костей, полученные методом быстрого прототипирования, могут использоваться следующим образом. Ы В качестве средства оперативного планирования. С помощью быстро изготов-' ленной модели хирург сможет лучше понять анатомические отклонения, что позволит ему более эффективно планировать даже самые сложные хирурпвческне манипуляции. ь) В качестве средства хирургического моделирования сложных восстановительных п1юцеду)х Хирургические процедуры теперь можно реалистично смоделировать на быстро изпэтовленных моделях, заменяющих объект операции.
Модели изготавливаются из материала, близкого по своим свойствам к кости, поэтому хирурги могут отрепетировать план операции, используя те же са- ',' мые инструменты, что н в операционной. Модели можно также стерилизовать для использования в качестве наглядного образца при операции. Это повышает точность'хирургических манйпул)щи и сокращает длительность операции. В качестве наглядного средства коммуникщии в дискуссиях хирурга с паци- ентом, с друп»ми хирургами, вспомогательным хирургическим персоналом и юристами. В качестве средства документирования анатомических отклонений пациента для последующего обсуждения и сравнения.
В качестве прототипа для создания имплантанта. 1ример средства для репетиции хирурп»ческого вмешательства изображен на ис. 12,26. Голову двухлетнего мальчика, страдающего от гигантской фронтальой мозговой грыжи, просканировали компьютерным томографом, после чего ыли изготовлены две биомодели его черепа, а также третья, зеркально симметичная относительно левой стороны.
Хирург использовал две биолюдели в качее ориентира, а на третьей отрепетировал план операции. Результатом явилось лубокое и точное знание требуемых сечений, что привело к сокращению дли»ьности операции и улучшению ее исхода. Рис. 12.2ть Медицинская модель, изготовленная методом БПИ, для репетиции хирургической процедуры [с разрешения АЫАТОм»СЗ, имкь.дга.авп.ацГапа»оп»»св, авторские права защищены1 2.4. Процесс стереолитографии ак краткб описывалось в разделе 12.2.1, стереолитография — это процесс трехерной печати, дающий на выходе пластиковые копии геометрических моделей. этом процессе используется движущийся под управлением компьютера лазерый луч, формируюший поперечные сечения модели на поверхности светоотверюшегося жидкого пластика.
Отверждение производится с помощью гелийащь»»»свого или аргонового лазера путем послойного освещения снизу доверху. о означает, чт.о вертикальный подъемник в чане шаг за шагом опускается вниз Рис. 12.1). 1-А-1, первая коммерческая машина для быстрого прототипирова»шя, разратанная ЗО 5узгешз, была публично представлена на шоу А()ТОРАСТ в Дет'ойте в ноябре 1987 г. Первая серийно выпущенная машина Я.А-1 была поставена в апреле 1988 г.
фирме Ргесгвюп Сазграггз Согроганоп (Орегон). Я.А-250, ,»ап»и»»а, аналогичная Я.А-1, но с усовершенствованной системой формирова»т»я слоя, была анонсирована в 1989 г. Я.А-5000, машина большего размера и производительности, начала продаваться в 1990 г. Ее рабочий объем состаняявт 508х508х584 мм — примерно в восемь рзз болыпе, чем у Я.А-250 (250х250х250 мм).- В следующих разлелах мы опишем операции, выполняемые машиной 5$ А в про- цессе изготовления прототипа 12.4.1. Входные геометрические данные Первый шаг в процессе стереолито».рафии, который практически идентичен во '' всех процессах быстрого прототипирования, — это получение трехмерной гео- метрической молели изготавливаемой детали.
Это должна быть твердотельная или по крайней мере поверхностная молель. Таким образоль необходимым усло- вием для использования стереолит ографии и друп»х процессов быстрого прото- типирования является наличие качественной п1юграмм»»ой системы твердотель- ' ного или поверхностного моделирования. Как правило, формат, в котором хранится геометрическая модель трехмерного объекта, зависит от используемой систел»ы твердотельного или поверхностного моделирования.
Поэтому в Я.А и других машинах для быстрого прототипирова- ния предусмотрен прием данных в одном фиксированном формате — БТ1.. Фор- мат файлов 5Т1. (расширение .вц), разработанный А!йегг Сопэц1г»пй Огоцр, был ' введен в обра»ценив фирмой ЗО 5уз1ешз в 1987 году. В 5Т1.-файле объект представлен в виде сети из соединенных между собой тре- угольников. Прелставленный таким образом объект называется мозиичньь»» обь- екп»ом (гехтеИигег1 оЬ~есг) нли фисегпнььн обвея»лом (»поете»1 объест). На рис. 12.27, а показана твердотельная модель, а на рис.
12.27 (б) — мозаичная модель панелц лля мобильного телефона из главы 1. Рис. ! 2.27. Модели панели для сотового телефона: а — оригинальная модель: б — мозаичная модель В 5Т1.-файле вершины каждого треугольника перечислены в порядке, который указывает, какая из сторон треугольника «содержит» материал. Вектор нормали указывает наружу (рис. 12.28). 5Т1:файл в А5СП-формате представлен в листинге 12.1, а 5Т1.-файл в бинарном формате — в табл. 12А. Обратите внимание, г епесо110 ехаарсе Описание Йаго:ювок с обсаей информацией (например, об используемой САВ-системе) зсг1пя впмйпед 1опй!пссяег Количество ячеек Определеии е первого треугольника перл~аль х Йоас нормаль у Йоас нормаль х баас вершина! х всршииа1 у Йоас Йоас вершина! х вершииа2 х вершива2 у Йоас осршпиа2 а что текстовая и ба!нар!сан'версия ЯТ1=файлапнв'полностью совместимы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
