مفهوم پیوستگی سطوح در SolidWorks

اتصال G0 و G1 و G2 و G3 در پیوستگی سطوح در SolidWorks

نکته آغاز اینکه این موضوع اتصال و پیوستگی فقط مربوط به SolidWorks نیست و در هر نرم‌افزاری که طراحی سطوح یا surface modeling وجود داشته باشد این مفهوم هم صادق است. پیوستگی سطوح در SolidWorks را با اسامی همانند C0، C1، C2 و … یا G0، G1، G2 و G3 معرفی می‌کنند. هر کدام از این موارد تعین کننده یک نوع اتصال بین دو سطح (و یا دو خط) هستند. در حالت کلی هر چه عدد کنار حروف بزرگ‌تر می‌شود، محل اتصال نرم‌تر شده و شکستگی کاهش می‌یابد.

اهمیت توجه به موضوع پیوستگی سطوح در SolidWorks

شاید در طراحی مکانیکی (بجز در مواردی همانند طراحی بادامک‌ها) توجه به این موارد چندان حائز اهمیت نباشد و عملکرد و سادگی در ساخت اولویت داشته باشد. ولی در طراحی صنعتی (همانند طراحی لوازم خانگی و بدنه خودرو) که زیبایی شناختی در درک موضوع اهیت بالایی دارد، نوع اتصال سطوح حتما باید مورد توجه قرار گیرد. در ادامه با معرفی هر نوع اتصال، اهمیت استفاده از آن و مشکل بوجود آمده در صورت نادیده گرفتن آن عنوان خواهد شد.

ابزارهای مورد نیاز برای کار با پیوستگی سطوح در SolidWorks

برای مشاهده تاثیرات تغییر در نوع اتصال باید از چند دستور در نوار ابزار Evaluate استفاده کنیم. ابزار اول Zebra Stripes است. این ابزار در واقع باریکه‌های نور است که از بی‌نهایت روی سطح اجسام تابیده می‌شود. با توجه به شکستگی این خطوط می‌توان در مورد نحوی اتصال سطوح به هم نظر داد.

دستور Zebra Stripes در SolidWorks

ابزار دوم دستور curvature است. این دستور دو شاخص دارد، یکی رنگ و دیگری عدد. با اجرای این دستور سطوح با کانتورهای رنگی از هم تفکیک می‌شوند. هر کدام از این سطوح مشخص کننده یک مقدار برای شعاع انحنا است. سطوح مشکی رنگ کاملا تخت بوده و اگر موس را روی آنها قرار دهیم مقدار صفر را نمایش می‌دهد. هر چه به سمت سطوحی رنگی تر پیش می‌رویم میزان انحنا بیشتر می‌شود. انحنا را با تعبیر ساده شده، می‌توان شاخصی از مقدار مشتق دوم در نظر گرفت.

دستور curvature در SolidWorks

ابزار سوم دستور Deviation Analysis است. از این دستور برای محاسبه زاویه انحراف بین دو سطح متصل به هم استفاده می‌شود. بعد از اجرای این دستور، یک لبه انتخاب را انتخاب کنید. در نهایت نرم‌افزار زاویه بین دو سطح در این لبه را به صورت کانتور رنگی نمایش می‌دهد.

دستور Deviation Analysis در SolidWorks

در کنار موارد فوق، یک ابزار دیگر هم وجود دارد که مربوط به پیوستگی بین نقاط منحنی‌ است. این دستوردر محیط Sketch اجرا می‌شود. این دستور را در نسخه SolidWorks 2020 می‌توان برای منحنی‌ها همانند Spline، arc، Circle و Ellipse اجرا کرد. برای این منظور می‌توان روی موضوعات روی محیط Sketch کلیک راست کرده و سپس کزینه Curvature comb را انتخاب کنید. خطوط زرد رنگ در هر نقطه مشخص کننده شاخصی از شعاع انحنا می‌باشند.

دستور Curvature comb در SolidWorks

انواع اتصال سطوح یا منحنی‌ها

در ادامه برای توضیح بهتر انواع اتصال، فرض می‌کنیم دو موضوع متصل شده، بصورت دو رویه به شکل z=f(x,y) و z=g(x,y) باشند.

۱- اتصال Point Continuity

این اتصال به G0 معروف است و همانند شکل در فصل مشترک، دو موضوع فقط به یکدیگر متصل شده‌اند. در محل اتصال شکستگی وجود دارد به عبارتی در نقطه اتصال فقط f(x,y)=g(x,y) برقرار است. همانطور که از شکل مشخص است در محل اتصال خطوط zebra stripes دچار شکستگی است.

اتصال G0 در SolidWorks

۲- اتصال Tangent Continuity

این اتصال به G1 معروف است. در این حالت در فصل مشترک هم دو موضوع به یکدیگر مماس هستند. بنابراین می‌توان گفت در محل اتصال f(x,y)=g(x,y) و f ’(x,y)=g’(x,y) برقرار است (برابری مشتق اول). همانطور که در شکل مشاهده می‌شود، اگر دستور curvature اجرا شود در محل اتصال می‌توان تغییرات ناگهانی در شعاع انحنا را دید. مثال کاربردی در این حالت، استفاده از وضعیت circle دردستور fillet برای گرد کردن لبه‌ها است.

اتصال G1 در SolidWorks

۳- اتصال Curvature Continuity

این اتصال به G2 معروف است. در این حالت در فصل مشترک هم شرط مماس بودن برقرار است و هم برابری شعاع انحنا یا تقعر وجود دارد. به عبارتی می‌توان گفت هم شرط پیوستگی وجود دارد و هم برابری مشتق اول و دوم، یعنی f(x,y)=g(x,y) و f ’(x,y)=g’(x,y) و f ”(x,y)=g”(x,y). در این حالت همانند شکل می‌توان تغییرات تدریجی در شعاع انحنا را مشاهده کرد. در دستور fillet اگر از وضعیت curvature continues استفاده شود این وضعیت بدست می‌آید. همچنین در Spline امکان ایجاد چنین وضعیتی وجود دارد.

اتصال G2 در SolidWorks

۴- اتصال Acceleration Continuity

این اتصال به G3 معروف است. اگر روند مراحل قبل را دنبال کنید، در این اتصال باید علاوه بر پیوستگی، مشتق اول و دوم و سوم هم با هم برابر باشند. به این ترتیب نه تنها در محل تماس دو موضع بر هم مماس خواهند بود، بلکه شعاع انحنای آنها نیز یکسان بوده و آهنگ تغییرات این شعاع انحنا نیز برابر است.

مفهوم فیزیکی انواع اتصال

در طراحی سطوح توجه به نوع اتصال در بازتاب نور و انعکاس تصویر اثر قابل توجهی دارد. در طراحی مکانیکی مماس بودن (اتصال G1) موضوعات همانند پوسته یک گیربکس به احتمال زیاد کافی خواهد بود. ولی در طراحی اجسامی همانند لوازم خانگی یا بدنه خودرو نیاز به اتصال G2 داریم. چرا؟ فرض کنید سطحی با پرداخت آینه‌ای ساخته‌اید. اگر اتصال G0 باشد، شما هنگام مشاهده تصویر خود به سادگی شکستگی را احساس می‌کنید. اگر اتصال G1 باشد، شکستگی در انعکاس تصویر خود نمی‌بینید ولی ممکن اسست ناگهان میزان بزرگنمایی یا کوچک نمایی تصویر شما در سطح تغییر کند. اهمیت این موضوع را شاید بتوان با اغماض در قر شدن بدنه خودرو مشاهده کرد. در محل قر شدن معمولا حالت مماسی حفظ شده است ولی موضوعی که جلب توجه می‌کند جمع شدن (کوچک شدن) انعکاس تصویر شما است. بنابراین در طراحی سطوح توجه به وضعیت G1 و G2 اولویت بالایی دارد. البته باید توجه داشت که با این تغییر در نوع اتصال، فرایند ساخت قطعه پیچیده‌تر، طولانی‌تر و گران‌تر خواهد شد.

تفاوت سطوح G1 و G2 در SolidWorks

 

 

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

فقط چند ثانیه ...
  ما همواره از اطلاعات تماسی شما محافظت می کنیم.
فقط چند ثانیه ...
  ما همواره از اطلاعات تماسی شما محافظت می کنیم.