Как в автокаде сделать купол

Обновлено: 07.07.2024

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Антошкин Василий Дмитриевич, Коновалов Артем Геннадьевич

Рассмотрены вопросы конструктивно-технологического формообразования сферических оболочек на основе треугольной сети. Разработан конструктивно-технологический метод образования треугольных сетей на сфере, которые были названы «Транеран». В каждой из них критерием оптимальности является минимальное число типоразмеров конструктивных деталей и минимальное число монтажных элементов купола, возможности укрупнительной сборки и предварительного напряжения.

Текст научной работы на тему «Листинг построения сетчатого купола с помощью программного комплекса Autodesk AutoCAD 2015»

КОНОВАЛОВ А. Г., АНТОШКИН В. Д ЛИСТИНГ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЧАТОГО КУПОЛА С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА AUTODESK AUTOCAD 2015 Аннотация. Рассмотрены вопросы конструктивно-технологического формообразования сферических оболочек на основе треугольной сети. Разработан конструктивно-технологический метод образования треугольных сетей на сфере, которые были названы «Транеран». В каждой из них критерием оптимальности является минимальное число типоразмеров конструктивных деталей и минимальное число монтажных элементов купола, возможности укрупнительной сборки и предварительного напряжения.

Ключевые слова: сборная сферическая оболочка, конструктивно-технологическая форма, панель, правильный шестиугольник, разрезка, купол.

KONOVALOV A. G., ANTOSHKIN V. D.

Keywords: team spherical shell, design and technological form, panel, regular hexagon, cutting, dome.

В работе приведен алгоритм графического метода образования треугольной сети на сфере с шестиугольными монтажными панелями, которые названы системой «Транеран» [1 -3]. Для геометрического построения сетчатого купола с помощью программного комплекса Autodesk AutoCad 2015 после запуска программы необходимо перейти в режим 3D-моделирования (рис. 1). Разобьем алгоритм построения на три основных этапа 7.

Главная Тело Поверхность Визуализация Гплраметризац!

Я , 3 , к Выдавить оделироввние © 1 <» ¡Г Ш - Л Г- Ч У° Л.

Ящи м. Гладкий объект 0 Сеть * GB ^151 ® ^ III • Редактирование тела * ■ ф • Рисование

Этап 1. Определение осей-границ сектора сферы. Необходимо создать окружность единичного радиуса, проходящую через центр сферы (такие окружности создают «главные

9 линии» на сфере), в плоскости ХОУ (выбрана по умолчанию). Для дальнейшего удобства обозначим ее «Окружность 1»; для этого, используя кнопку «Центр радиус» (рис. 2), создаем окружность, равную 1000 у.е., используя динамический ввод с центром в точке [0.0.0].

После этого ставим видовой куб в положение, как показано на рисунке 3, затем выделяем «Окружность 1» и, используя функцию

Рис. 2. Центр, радиус.

ЗБ-поворот НН, в базовой точке [0,0,0] поворачиваем «окружность 1» с копированием относительно оси «У», тем самым получая «Окружность 2». С помощью таких же действий создаем «Окружность 3», -копированием с поворотом на 30 градусов «окружности 2» относительно оси «2», и командой «Отрезок» проводим отрезки, ограничивающие необходимый нам сектор на экваторе (окружность 1 ). После выполнения указанных действий мы обязательно получаем 3 окружности в разных плоскостях как показано на рисунке 4 (для удобства и наглядного восприятия окружности можно делать разных цветов).

Этап 2. Построение окружностей для вписания шестиугольной сети. Для формирования листинга с определенным шагом главных линий в данном случае 15 градусов, нам необходимо задать «Пользовательскую систему координат» (далее ПСК) плоскости окружности 3

с помощью кнопки на на панели задач и выбрать точки 1, 2, 3 (рис. 4). Затем скопировать «отрезок 1» с поворотом с базовой точкой в центре сферы с шагом 15 градусов (в общем случае - шаг главных линий).

Для этого необходимо нажать кнопку «Повернуть» ^Э и в командной строке на запрос «базовая точка» указать центр сферы. Затем следует нажать «Копия», после чего указать «Шаг

главных линий» (в нашем случае 15 градусов), после этого произвести те же самые действия со следующим отрезком и так далее, пока последующий отрезок не совпадет с отрезком 2. Необходимо также копировать отрезок 1 с поворотом на угол (15, 30, 45, 60, 75, 90); в конечном итоге должно получиться так, как показано на рисунке 5.

Для дальнейших построений необходимо построить «отрезок 4» - установить

«Мировую систему координат», выделить «отрезок 1», нажать кнопку «Повернуть» и в командной строке на запрос «базовая точка» указать центр сферы. Затем нажать «Копия» и

1, 5, 6, и провести окружность в этой плоскости с центром [0,0,0]. Следует радиусом указать точку 5 (рис. 5).

Затем необходимо провести «окружность 6» единичного радиуса перпендикулярно «окружности 2», проходящую через центр основной сферы и середину дуги, ограниченной точками 3 и 7 (рис. 5).

Для данного построения нам необходимо задать ПСК по точкам 3, 1, 4; используя объектную привязку «Ближайшая», командой «Дуга» начертить дугу с центром в точке 1, длину установить точками 3, 7 и выбрать одну произвольную точку на окружности, ограниченной точками 3 и 7. После этого мы зададимся новой ПСК, которая будет определяться точками: 1, 8, и точкой, которая будет являться серединой дуги 3-7 (середину дуги следует задавать при помощи объектной привязки «Середина»).

Таким образом, мы получили точки 3 и 7. Они являются центрами окружностей, в которые в дальнейшем будет вписаны шестиугольники сети. На основе вписанных шестиугольников мы построим треугольные сети на сфере. Отрезки 3-5 и 5-7 являются радиусами 1 -ой и 2-ой окружности сети соответственно.

после этого указать угол поворота 90 градусов. Так мы получаем «отрезок 4». Следующим этапом построим отрезок 5 по тому же принципу, только поворотом на 90 градусов «отрезка 3». Тем самым получаем точку 8, как показано на рисунке 5.

После этого необходимо построить окружность 5; ее плоскость перпендикулярна плоскости окружности 3 и находится в плоскости, образованной точками [0,0,0]: точка 5, точка 6. Для построения окружности 5 необходимо задать ПСК, образованную точками

Вначале удаляем все ненужные для дальнейших построений линии и приступаем к построению первой окружности сети. Для этого проведем отрезок 1-5 и отразим его зеркально относительно отрезка 1-3 в плоскости 3, 1, 2 и в плоскости 3, 1, 8 или в двух любых других плоскостях которым принадлежит отрезок 1-3. Таким образом, мы получаем три точки окружности, которая лежит на поверхности сферы. Затем необходимо задать новую ПСК, которая определяется тремя полученными точками, после этого командой «Окружность, три точки» построить первую окружность сети (рис. 6).

Следующим шагом мы приступаем к построению окружности 2, лежащей на поверхности сферы, ее центр будет располагаться на пересечении окружности 2 (рис. 4) и второй главной линии сферы, т.е. в точке 7. Для построения данной окружности нам необходимо задать новую ПСК, определяемую точками 1, 7, 8 и сделать зеркальное копирование отрезка 1-5 относительно отрезка 1-7. Так мы получим отрезок 1-8, где точка 8 является второй точкой окружности. Для построения окружности на поверхности сферы нам необходимо три точки, и мы задаемся новой произвольной ПСК так, чтобы отрезок 1 -7 лежал в ее плоскости, и делаем зеркальное копирование отрезка 1-5 или 1-8. Таким образом мы получаем три точки для построения второй окружности. Далее мы определяем новую ПСК получившимися точками и командой «Окружность, три точки» строим вторую окружность.

Аналогично строим третью окружность с центром в точке пересечения «окружности 3» (рис. 4) и третьей главной линии (точка 10) (рис. 7). Для этого проведем отрезок 1-11, который находится на пересечении второй окружности, находящейся на окружности сферы и

«окружности 3» точка 11 (рис. 7). Далее задаемся новой ПСК, определенной точками 1, 10 и 8, и зеркально копируем отрезок 1-11, чтобы получить вторую точку окружности. Далее, по подобию предыдущих построений, задаемся новой произвольной ПСК, которой принадлежит отрезок 1-10, и копируем зеркально один из полученных отрезков, чтобы получить третью точку для построения окружности. Затем задаемся новой ПСК, определяемой тремя полученными точками, и по ним строим также окружность. Таким образом мы получаем третью окружность, которая лежит на поверхности сферы.

Центр четвертой окружности, лежащей на поверхности сферы, находится в точке пересечения окружности 2 и следующей главной линии (рис. 8). Построение производится аналогично построению второй окружности, лежащей на поверхности сферы.

Точка центра следующей окружности лежит на пересечении следующей главной линии, перпендикулярной дуге-оси сектора сферы и окружности, проходящей через центр второй окружности, лежащей на поверхности сферы, и двух точках пересечения третей и четвертой окружностей поверхности сферы. Для этого зададимся плоскостью, определяемой точками 12, 13, 14, и через них проведем искомую окружность. Таким образом мы получили центр окружности 5 в точке пересечения получившейся окружности и главной линии (рис. 8). После этого строим шестую окружность аналогично окружности 4.

Далее для построения сектора из треугольной сети на сфере нам необходимо отразить зеркально получившиеся окружности таким образом, чтобы окружность 5 и окружность 6 остались на своем месте. Для этого зададимся новой ПСК и командой «Отразить зеркально»

ЕЯ получим окружности (рис. 9). Затем точно также отображаем все окружности относительно плоскости окружности 3. Таким образом, мы формируем сектор - лепесток оболочки на сфере (рис. 10).

По точкам пересечений окружностей строим вписанные в окружность правильные и неправильные шестиугольники, тем самым получая структуру сектора сетчатого купола.

Этап 3. Формирование треугольной сети оболочки. Командой 151 «Поворот» с копированием на 60 градусов получаем полную сферу. Удаляем все вспомогательные линии построения (рис. 11) и добавляем шестиугольники или фрагменты их для образования проемов в покрытии купола (рис. 12).

Выводы. Разработанный графический метод построения сети системы «Транеран» значительно упрощает задачу проектирования реальных купольных покрытий. Сборные сферические оболочки могут применяться для покрытий зданий различного назначения, а также для устройства сферических отражателей в зеркальных антеннах и концентраторах энергии. По сравнению с аналогами, эти оболочки имеют максимум однотипных монтажных

элементов, возможности укрупнительной сборки и максимум эстетического качества при минимуме сборных деталей.

1. Павлов Г. Н. Композиционное формообразование кристаллических куполов и оболочек // Архитектура СССР. - 1977. - № 7. - С. 32.

2. Антошкин В. Д., Юркин Ю. В., Нежданов С. М., Комков Е. А., Нежданов Р. С. Комплексные инновационные технологии в процессе преподавания архитектурных дисциплин // Инновационные процессы в высшей школе: Материалы XVII Всероссийской научно-практической конференции. - Краснодар: Изд-во ФГБОУ ВПО Куб. ГТУ, 2011. -С.167-168.

3. Антошкин В. Д. Архитектурно-строительное проектирование крупнопанельных общественных зданий: учебное пособие - электронное издание с грифом Мин. обр. науки рег. № 659 от 15.12.2009. - Саранск: ГОУВПО «МГУ имени Н.П. Огарёва», 2010. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

4. Антошкин В. Д., Никонов В. И. К вопросу оптимизации треугольной геометрической сети на сфере // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 11-8. - С. 1669-1673.

5. Травуш В. И., Антошкин В. Д., Ерофеев В. Т. Сборная сферическая оболочка. Патент на полезную модель №129534 от 27.06.13 г.

6. Травуш В. И., Антошкин В. Д., Ерофеев В. Т. Сборная сферическая оболочка. Патент на изобретение RU №2012116363 от 20.02.14 г.

7. Травуш В. И., Антошкин В. Д., Ерофеева И. В., Антошкин Д. В. Сборная сферическая оболочка. Патент на изобретение RU № 2564545 от 07.09.2015 г.

Рассмотрим, как создать слой в Автокаде и основные свойства, которые можно назначать одновременно всем объектам, лежащим на отдельном слое.

Создание слоев в Автокаде

Все операции со слоями производятся в специальном диалоговом окне "Диспетчер свойств слоев".

Вызвать его можно действиями, которые показаны на рис. 1.

В окне приведен список слоёв с указанием их свойств и параметров. При открытии нового чертежа имеется только слой по умолчанию "0".

Чтобы добавить новый слой в AutoCAD, необходимо нажать вверху диалогового окна на кнопку "Новый".

В результате будет создан новый слой в Aвтокаде со стандартными настройками. Будет предложено ввести его имя. По умолчанию слои именуются "Слой1", "Слой2" и т. д. Рекомендую давать слоям более осмысленные названия. Например, "оси", "внешние стены", "перегородки", "окна", "двери" и т.д.

Диспетчер слоев в Автокаде. Основные свойства слоя

Для любого слоя можно настроить цвет, тип линии и толщину (вес линии). Это позволит одновременно всем объектам одновременно присвоить данные свойства.

1) Как изменить цвет слоя в Автокаде? Нужно нажать на квадрат, визуально отвечающий за цвет слоя. После откроется палитра для выбора нужного цвета, как показано на рис. 3.

2) Как поменять толщину слоя Автокад? За это отвечает столбец "Вес линий". Более подробно про это свойство читайте в статье " Толщина линий в Автокаде ".

3) Рассмотрим свойство "Тип линии". По умолчанию выбрана сплошная линия (Continuous). Чтобы ее изменить, достаточно нажать на название типа линии, после чего выбрать "Загрузить". Подробнее про типы линий AutoCAD читайте в статье "Как загрузить и изменить тип линий для Автокада".

Как редактировать слои в Автокаде?

Редактирование слоев в Автокаде подразумевает изменение свойств, которые ранее были присвоены слою. Это может быть цвет, тип и вес линий. Часто требуется переименовать слой, т.к. изначально может быть допущена опечатка. Любые изменения следует выполнять в Диспетчере свойств слоев Автокад, который вызывается так, как показано на рис. 1.

Мы рассмотрели, как менять свойства слоев. Теперь подробно разберем, как переименовать слой в Автокаде. Откройте диалоговое окно "Диспетчер свойств слоёв".

Чтобы переименовать слой в AutoCAD, дважды (с небольшим интервалом) щелкните левой кнопкой мыши по имени слоя.

Имя слоя станет доступно для редактирования. Введите новое. По окончанию закройте диспетчер.

Имя слоя может содержать до 255 символов: букв, цифр и нескольких специальных символов. Пробелы в имени слоя Автокад ставить можно, а вот такие символы < > / \ “ : ; ? * | = ‘ не могут содержаться в названии.

Еще одна особенность: слой по умолчанию "0" в системе AutoCAD переименовать нельзя!

3d-модели Автокад можно делать двумя разными способами: либо используя стандартные примитивы, либо на основе 2d-объектов. Поговорим о первом способе. Не будем рассматривать каждый параметр той или иной команды. Для этого вы всегда сможете воспользоваться справкой AutoCAD (F1).

Автокад. 3д моделирование. Стандартные примитивы

Программа AutoCAD 3D насчитывает всего 7 стандартных примитивов. Несмотря на их немногочисленное количество, 3д-чертежи в Автокаде получаются на очень высоком уровне.

1) Первая и часто используемая команда – это Ящик (параллелепипед). Про неё детально рассказывалось в статье про важнейший аспект AutoCAD. 3d модели должны быть правильно ориентированы относительно осей X и Y (читать статью).

2) Следующая команда – «Цилиндр». Принцип ее выполнения аналогичен команде «Ящик». Сначала необходимо начертить то, что лежит в основании, задавая соответствующие параметры. Затем - задать высоту объекта. Т.к. в основании цилиндра лежит окружность или эллипс, вспоминаем 2D-примитивы и задаем параметры по аналогии.

Для окружности надо задавать центр и радиус (или диаметр). Также можно окружность начертить по «трем точкам касания» (3Т), «двум точкам касания» (2Т) или «двум точкам касания и радиусу» (ККР). Чтобы выбрать тот или иной режим, нужно обратиться в командую строку:

Параметр «Эллиптический» позволяет в основание цилиндра положить эллипс.

3) Конус. В основании конуса лежит окружность, а значит, все правила, рассмотренные для цилиндра и его основания – идентичные. Перед тем, как задать высоту конуса, выберите данный параметр и задайте значения радиуса. Пример усеченного конуса показан на рис.

4) Чтобы построить сферу в Автокаде, достаточно указать ее центральную точку и радиус (или диаметр). Проблем с данным примитивом у вас возникнуть не должно.

5) Команда «Пирамида». Принцип ее построения несколько отличается от др. примитивов. Тут следует понимать, что в основании пирамиды лежит многоугольник, и, соответственно, соблюдаются все правила построения 2D-примитива «Многоугольник».

Так же, как и с конусом, пирамиду можно сделать усеченной, обратившись к параметру «Радиус верхнего основания». Примеры построения данного примитива показаны на рис.

6) Клин по своей сути можно представить как отсеченную часть ящика. Отсюда и построение примитива очень схоже.

Особое внимание нужно уделить ориентации данного объекта. Тут существует некое правило, понять которое лучше всего получается на практике: клин будет поднят в ту сторону, где была указана первая точка.

7) Команда «Тор» или в простонародье «бублик» - примитив интересной формы. Для построения 3D-моделей в Автокаде его используют крайне редко. Параметров у него немного. Надо задать центральную точку, радиус тора, а также радиус кольца, лежащего в поперечном сечении. Ничего сложного нет. Просто поэкспериментируете.

Осталось разобраться с командами редактирования, и вопрос «Как в Автокаде сделать 3д-модель» исчезнет сам по себе.

Мой самоучитель AutoCAD 3D будет стремительно наполняться новым материалом каждую неделю. Обязательно следите за появлением новых статей. Если перед вами стоит цель научиться быстро и грамотно работать в программе, то вам непременно помогут мои видеоуроки 3d AutoCAD - как бесплатные, так и полный платный курс, который позволит за 6 дней научиться создавать реальные коммерческие проекты! (подробнее…)

Есть задача расчитать купол в прогламме лира. Перед этим хотелось бы построить модель в автокаде и импортировать её в лиру.
Вот с построением структуры в автокад возникли проблемы.

Что собой представляет купол, это пространственная стержневая система из круглых труб.
Как это сделать, прошу вашей помощи.
Образец того, что должно получиться

Проектирование и строительство

Попробуйте начертить один, самый нижний треугольник из труб, далее использовать функцию КРУГОВОГО МАССИВА. Получится нижний пояс, первый. И так до вершины купола, возможно есть другие варианты.
Удачи вам.

Расчёты и проектирование строительных конструкций

1. А Лировскими средствами не пробовал ? Там вариантов чёртова уйма, может быть и нужный получится, даже наверняка получится. ( В режиме создания расчётной схемы - падающее меню "Схема", затем "Создание" - "Геодезический купол", и пошёл творческий процесс методом научного тыка. Стержни, или пластины, икосаэдр, или октаэдр, плотность разбивки, . ). См. вложенный файлик "Шара-Лира".

2. Гляжу я на этот купол, и «думку гадаю». Когда-то нечто подобное довелось мне делать. Двухпоясная структура с похожей разбивкой. И создавал я его, кстати, не Лировскими методами. Но и не через AutoCAD, а с помощью старой доброй классической арифметики. Делил сферу на 6 одинаковых секторов КТ ( кусок торта ), и корпел над одним из них. Затем копировал с поворотом вокруг центра. ( Правда, там купол был пологий, соответственно сторона треугольника мала по сравнению с радиусом и подобный метод «паутины» сработал вполне нормально ). Если подробнее, то для каждого узла вычислял координаты в полярной системе, переводил их в декартову и наносил в Лир-визоре. ( Используя текстовый файл txt, можно вводить непосредственно полярные координаты, раньше делали так ). Так же врукопашную соединял их стерженьками. Для верхнего пояса это вышло очень просто и быстро, с нижним возился дольше, но тоже не страшно. Потом уже из любопытства кидал это в AutoCAD и крутил-вертел. Прилагаю Лировский файл, может поможет чем-то.

Последний раз редактировалось Yu Mo, 21.12.2009 в 16:01 . Да сделал модель буквально на след день после публикации темы.
Пришлось строить так скажем самым геморойным методом.
На плоскости сначала начертл что должно получиться в разрезе, затем разбил на элементы прямолинейные. Перешел в 3Д, начетил в плане окружность с нужным диаметром, разбил её на секора по 11 градусов, ну и собстна потом при наложении первого и второго риснуков копироал и соединял точки.
Сначала начертил наружную оболочку потом внутреннюю, собрал и уж потом соединял раскосами.
Жесть может не рационально, но получилось. В Лире такую штуку чисто зазать не рально. Даже скажу больше для удосбтва обработки расчетом пришлось по блокам импортировать в лиру и сбирать отдельными элементами: Наружный контур, внутренний контур, раскосы. Всем добрый вечер. Столкнулся с аналогичной задачей - необходимо создать в AutoCAD каркас двухпоясного геодезического купола диаметром 60 м для дальнейшего экспорта схемы в SCAD. Вчера целый день ковырялся, получилась какая-то ерунда. У кого уже есть опыт в проектировании геодезических куполов, не подскажете, как этот процесс можно автоматизировать? Ну или хотя бы как упростить задачу? В 3д максе очень удобно нарисовать Вашу сферу и потом экспортировать. В автокаде очень долго будете вычерчивать геодезический купол, а максе все настраивается очень просто.. В 3д максе очень удобно нарисовать Вашу сферу и потом экспортировать. В автокаде очень долго будете вычерчивать геодезический купол, а максе все настраивается очень просто.. Никогда не пользовался 3D-максом. Но спасибо за совет. А если построить сферу, диаметром 60 и разрезать поверхностью на нужном уровне, затем удалить низ? Так не пойдет. Потом солид расчленить и получим поверхность в виде купола А если построить сферу, диаметром 60 и разрезать поверхностью на нужном уровне, затем удалить низ? Так не пойдет. Потом солид расчленить и получим поверхность в виде купола Так вот в том-то и дело, что так не пойдёт. Я же делаю не просто сферический купол, я делаю геодезический купол, то есть мне нужна не оболочка, а двухпоясная стержневая система из треугольников. Разрезать сферу-то не сложно, я бы тогда на форум не обращался за помощью.