Analyzujeme kompozitní plochy v Autodesk Inventoru

Tvorba modelů v Autodesk Inventoru poskytuje zajímavé možnosti také v oblasti zpracování importovaných ploch. Tohoto postupu je využíváno především v oblastech, kdy je nutné aplikovat při tvorbě funkce, které Autodesk Inventor v aktuálních verzích neposkytuje. Typickou oblastí jsou například tvarové studie prvotního designu převzaté z aplikace Autodesk Alias, Autodesk 3ds max, případně jiných. Tyto modely jsou převážně vystavěny na aplikaci složitých tvarových NURBS ploch. S jedním ze zajímavých problémů jsem se setkal v nedávné době při řešení tvarového designu nového větroně. Chtěl jsem již opustit zaběhlé modelářské postupy a využít zcela nových metod postavených na kompozitních materiálech. Základem takto vyrobeného modelu je ovšem práce s jednorázovou formou vytvořenou pomocí tříosého obrábění v umělém dřevu.

Importovaný kompozitní model z 3ds max

Náklady na kusovou výrobu a její pracnost je v těchto případech velmi vysoká. Pokud je požadován perfektní výsledek odpovídající reálné situaci je nutné model v nejvyšší míře vyladit v jeho digitální podobě. Představa vyrobení pěti zcela zbytečných forem na pokusy je díky ceně použitého materiálu pro experimentování nereálná. Proto bylo nutné najít maximum funkčností, které umožňují analyzovat plošný model a jeho tvar ještě před vlastní výrobou na NC stroji.

Sporná místa v analýze

Autodesk Inventor dokáže pracovat s importovanou sadou ploch jako s tzv. kompozitní geometrií. Ta je tvořena sadou jednodušších NURBS, případně jiných ploch. V prohlížeči modelu jsou tyto plochy zcela jednoznačně identifikovány. Výraznou výhodou Autodesk Inventoru je v jeho novějších verzích možnost aplikace analytických nástrojů přímo na kompozitní geometrii. Importovaný model nemusí být pro tyto potřeby nijak dále modifikován. Přes to doporučuji vždy zvážit složitost plošné prezentace. Některé z funkcí jsou extrémně paměťově náročené.

Pro trup modelu byla v prvním kroku analýzy využita tzv. zebra analýza. Jedná se o postup, který vytváří na modelu tvarově orientované pruhy. Obecně použití všech analýz vyžaduje určité zkušenosti a „jisté oko“. U Zebra analýzy je si nutné vždy uvědomit, že se jedná o pohledový a čistě srovnávací postup. Pohledem jsou postupně při natáčení modelu analyzovány plochy. V místech změn tvaru pak zobrazené pruhy vykazují směrové odchylky. Analýzu doporučuji vždy několikrát opakovat s jiným nastavením. Na modelu vznikají podobně jako ve FEM technologiích určité singularity, které jsou z pohledu analýzy zavádějící. Takové typické místo můžete vidět na následujícím obrázku.

Skutečný tvar plochy

Zebra analýza je například ideálním nástrojem pro vyhodnocení plynulých přechodů jednotlivých ploch. Zlomy jsou detekovány výraznou změnou směru pruhů na modelu. Zřejmě nejnázornější je pak analýza symetrie, která dává velmi názorný přehled o tvaru modelu.

Kontrola symetrie ploch

Velmi důležitou funkcí v oblasti analýz složitých tvarů je vyhodnocení změn křivosti. Ty jsou zobrazeny na modelu systémem změny barevného spektra v závislosti na intenzitě požadované změny. Lze tak vyhodnotit například Maximální křivost, případně další parametry. Osobně příliš nedoporučuji využívat u takto složitých modelů volby automatického rozsahu nastavení barevného spektra. Tato volba může zastavit výpočet až na několik desítek minut. Je proto výhodnější měnit mezní limity manuálně.

Vyhodnocení maximálních odchylek křivosti

Z modelářského pohledu je velmi pěknou analýzou jednoduché zobrazování rovinných průřezů. Autodesk Inventor obsahuje pro tyto účely logicky a intuitivně ovládanou funkci. Polohu průřezu lze volit jak s ohledem na hlavní souřadný systém triviálním odsazením, případně pomocí individuálně definovaných pracovních rovin.

Průřezová charakteristika

Průřez s ofsetem

Poslední funkcí, která byla na modelu využita je grafická analýza křivosti. Tato funkce patří mezi ty systémově nejnáročnější a proto ji bylo možné aplikovat pouze na dílčích segmentech modelu. Výsledkem je názorné zobrazení křivosti NURBS plochy v jednotlivých normálových směrech. Přesnost analýzy lze při tom nastavit pomocí optimalizačních tažítek.

Analýza křivosti