曲面建模

什么是曲面建模?

曲面建模是 CAD 软件使用的一种数学技术,用于向简单的 3D 实体模型或线框模型添加更多细节。这是一个比简单的线框建模复杂得多的过程,但比实体建模复杂得多。
顾名思义,曲面建模用于创建曲面。该技术允许设计师充实模型的外部形状和轮廓。它可以用来创建逼真的纹理、描绘平滑度和显示瑕疵。曲面模型可以从任何角度以三维方式看到,但与实体模型不同的是,它们不能被拆分以查看内部工作原理。
曲面建模通常用于创建产品、机械对象或有机形状(如人或动物)的视觉表示。设计师可以创建非常梦幻的形状,并且不需要符合逼真的几何形状、质量和厚度。可以只使用曲面建模技术创建模型,但通常,它将与实体建模结合使用。

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曲面建模与实体建模,有什么区别?

实体建模:是一种复杂的技术,用于在三维中创建几何精确的实体形状。在创建实体模型时,设计师需要同时描绘模型的内部和外部。虽然这非常有用,因为它显示了设计的内部运作方式并描述了其外部特征,但创建实体模型的过程非常复杂。实体模型必须具有清晰定义的真实且统一的尺寸。它最常用于设计发动机、机械、车辆和飞机。

曲面建模:是一种更加自由的 CAD 建模样式。使用这种技术时,设计师只关心模型的外观。表面模型就是这样 – 它都是表面细节,内部完全是空心的。 使用曲面模型,设计师可以推拉模型的形状和轮廓来创建他们想要的任何形式,无论它多么不均匀或不平衡。曲面建模可以看作是介于创建线框模型的简单过程和构建实体模型的复杂过程之间。表面建模用于动画、视频游戏角色、特效以及产品和建筑可视化。

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最常见的曲面建模技术有哪些?

曲面建模软件中使用了多种技术来创建 3D 模型。其中许多技术是自动命令。

Surface patch

曲面补丁是曲面模型构建的基本构建块,是用于填充模型中间隙的双参数形状。

Coons patch

Coons patch 面片是用于连接相交曲线网格的雕刻表面。是曲面技术中的一种

Bicubic patch

Bicubic patch双三次曲面通过定义 16 个控制点来创建参数化曲面。实现更灵活的曲面

Be'zier patch

应用用于制作Be'zier曲线的数学方程式可用于制作平滑曲线,而无需使用过多的计算资源。

B-Spline patch

操作方式与Be'zier大致相同,只是它由B-Spline线定义,而不是由Be'zier点定义。它用于创建更简单的曲率。

挤出

拉伸工具用于复制折点,同时保持形状的原始几何图形。顶点可以变成边,然后边可以形成面。

Sweep

Sweep 命令允许用户通过在路径上扫动 2D 对象来创建 3D 实体或曲面形状。

旋转

使用旋转命令,用户可以更加方便创建沿具有中心轴的确定路径的实体形状。

曲面建模有哪些类型?

在创建 3D 曲面模型时,设计人员会使用多种方法。他们使用的曲面建模方法类型取决于他们希望创建的形状以及他们使用的曲面建模软件的范围。常见的曲面建模方法包括:

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NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 建模

URBS 建模使用复杂的数学方程式来创建逼真的圆、弧和 2D 表面,用于绘制灵活、准确且高度逼真的 3D 模型。

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多边形建模

该软件的功能是使用称为三角形(三角形)和多边形(多边形)的基本单位生成 3D 结构,这些单位是由其顶点和边缘定义的二维形状。这种类型的软件特别适用于准确性或精确性不是主要考虑因素的情况。

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细分建模

在细分建模中,设计师会将模型中的多边形切割成更小数量的组件。这允许设计人员向模型添加更多细节,并使其看起来更平滑。

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隐式建模

隐式建模是一项功能,软件本身将使用数学方程式定义对象的尺寸。隐式建模可用于在创建高度复杂的形状时节省时间。

曲面建模有什么用?

曲面建模广泛用于产品开发和工业设计目的。曲面建模的自由形式特性使设计人员能够创建建议产品的高度详细表示,而无需构建物理原型。可以在产品进入制造阶段之前分析和识别设计缺陷。 Automotive design 使用曲面建模技术来创建所谓的 A 类曲面。汽车车身的复杂曲率只能使用曲面建模技术以数字形式复制。航空航天设计还需要复杂的曲率和自由流动的形状。许多飞机设计师使用细分建模方法创建空气动力学配置。

曲面建模广泛用于建筑和施工行业,以提供拟议建筑项目的真实描述。与汽车和航空航天行业一样,建筑师使用曲面建模技术来设计薄壁结构。 表面建模也是医学成像的重要组成部分。通过构建表面模型,研究人员可以跟踪疾病的进展并分析各种治疗方案的结果。

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曲面建模有哪些好处?

曲面建模允许创建高度复杂和逼真的有机形状,而这些形状是用实体建模技术很难或不可能创建的。此功能使其成为创建逼真的对象模型以进行可视化的宝贵工具。因此,您经常会发现产品演示中使用的表面模型以及视频游戏和动画中的角色。

曲面建模的延展性和自由形状方面使其成为创建适合人体的人体工程学设计的理想选择。它通常用于医疗目的,例如设计种植牙或假肢。

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曲面建模的缺点是什么?

曲面建模并非没有缺点和局限性。曲面建模技术的复杂性和曲面建模软件的高成本会使其资源密集型,使学生无法触及。 无法分割曲面模型以显示内部工作原理。它们缺乏制造所需的内部结构和细节。因此,虽然曲面模型可用于基本演示,但它并不适合作为工程师的指南。 表面模型一旦创建,也很难修改或更新。

曲面建模常见问题解答

掌握 CAD 中曲面建模的复杂性是任何崭露头角的设计师或工程师的一项基本技能。要精通 3D 曲面建模,需要最先进、最直观的曲面建模解决方案。

实体模型必须具有几何精度,并且可以描述物体的内部工作原理,而曲面模型仅显示外部,不必遵循设定的参数。

不,仅靠曲面建模不足以创建具有内部工作原理的高度复杂的形状。

SOLIDWORKS 曲面角色在许多行业领域中广泛使用,用于创建详细、逼真的 3D 曲面模型。

曲面建模是一种非常有价值的工具,应用范围广泛,从产品设计到建筑,再到艺术和娱乐。通过使用曲面建模技术,设计师可以创建具有高度复杂的有机曲线和线条的逼真形状。

曲面模型不需要遵循实体模型的严格几何参数,因此设计师可以自由发挥想象力。曲面建模的推拉式雕刻质量提高了设计自由度。

当与实体建模技术结合使用时,曲面建模可以创建极其复杂的 3D 模型。医学、科学和工程领域的进步都是通过使用混合建模技术实现的,该技术将实体模型的精度与曲面建模的流动性相结合。



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