CC BY
342
1 7 3
1 - в весенне-летне-осенний период1 2- в зимнее время без применения соли: 3 - зимой при использования соли
Рисунок 4 - Диаграмма влияния условий эксплуатации на относительную скорость коррозии ТТМ в
различное время года (для умеренного климата)
Как видно из рис. 4 наиболее ТТМ подвержены коррозионному разрушению в зимний период эксплуатации.
На основании представленных данных в условия эксплуатации в Московском регионе требуется дополнительная антикоррозионная защита кузовных элементов ТТМ, так как срок антикоррозионной стойкости, заложенной производителем, рассчитан исходя из менее агрессивных воздействий внешней среды.
Список использованной литературы:
1. Российская энциклопедия самоходной техники. Том 1. М.: Просвещение, 2001 - 407 с.
© С.А. Асриян, К.Н. Горянский, 2015
УДК 004.92
Л.С. Беккель
ассистент Е.Н. Сломинская
к. т. н., доцент, зав. кафедрой «Инженерная графика» КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Калуга, Российская Федерация
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ 3DS MAX В КОМПЬЮТЕРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
Аннотация
Целью исследования являлось рассмотрение набора инструментов, позволяющих работать с 3D-графикой и анимацией. Для этого были исследованы методы моделирования, позволяющие создавать различные по сложности модели. В статье рассмотрены модули и операторы, с помощью которых можно создавать симуляции частиц с имитацией эффектов реального мира, создавать и разрывать связи между частицами, и сталкивать частицы друг с другом и с другими объектами. Для работы с трехмерной графикой в 3ds Max исследованы популярные средства визуализации. В результате проведенного анализа современных функций Autodesk 3ds Max был сделан вывод, что данная платформа является популярной благодаря широкому спектру функций, упрощающих создание сложных 3D-объектов и сцен. Таким
образом, кроссплатформенный формат Autodesk FBX разработан для создания 3D данных и обмена ими. Он обеспечивает доступ к 3D моделям, созданным в большинстве систем сторонних разработчиков.
Ключевые слова 3D-графика, Autodesk 3D Studio Max, система частиц Среди массы различных продуктов, связанных с 3D- моделированием, 3ds Max является программой, захватившей значительную долю рынка. Autodesk 3D Studio Max - полнофункциональная и профессиональная система для работы с 3D-графикой и анимацией, включающая в себя полный список инструментов, необходимых для построения трехмерных объектов: моделирование, система частиц, физика, рендеринг, дополнительные плагины[1].
В 3ds Max используется полигональный метод моделирования, подразумевающий использование редактируемой поверхности и редактируемого полигона. Он считается самым удобным и прогрессивным и подходит для создания различных по сложности моделей. Операции и объекты Scatter (Рассыпать) (результат визуализации показан на рис. 1), Connect (Присоединить), Booleans (Булевы операции, представлены на рис. 2), ShapeMerge (Слить с формой), Morph (Трансформировать), BlobMesh (Капельный каркас), Terrain (Ландшафт), и Loft (Оболочка) позволяют создавать сложные объекты[2]. Сложные объекты можно преобразовывать в базовые элементы геометрии — редактируемые сети, многоугольники, участки или объекты NURBS (неоднородные рациональные сплайны Безье) — для более детального редактирования. Двумерные формы можно использовать в качестве отправной точки для создания редактируемых сплайнов и их каркасов и преобразования их в трехмерные модели.
3ds Max поддерживает такие методы моделирования, как моделирование при помощи неоднородных B-сплайнов (NURBS), моделирование посредством простых сплайнов и модификатора Surface (Поверхность), моделирование при помощи различных встроенных библиотек стандартных объектов, моделирование при помощи Editable pateh (редактируемая патч-поверхность), а также множество других менее известных методов. Все эти способы можно комбинировать между собой для достижения лучших результатов.
Рисунок 1 - Результат визуализации операции Scatter в 3ds Max
Для расчета и оптимизации топологии сеток можно использовать инструмент РгоВоо1еа^. Для разрезания 3D геометрии на части подойдет инструмент РгоСийег .
Рисунок 2 - Операции Booleans в 3ds Max Для повышения эффективности рабочего процесса предусмотрен ряд специальных возможностей, таких как опция Preserve UVs, которая отделяет координаты текстур от вершин полигонов (при этом сетку можно редактировать, не затрагивая UV текстуры); подобъекты (вершины, ребра, грани); выделенные наборы, позволяющие переключаться между объектами различного типа (например, ребрами и вершинами); интерактивный предварительный просмотр результатов редактирования, включая изменения анимации; возможность назначать клавиши быстрого доступа к командам моделирования и др.
Для работы с геометрией объектов и подобъектов предусмотрено большое количество модификаторов, включая Projection (проекция), Edit Normals (редактирование нормалей), Vertex Paint (раскрашивание вершин) и др. С их помощью можно создавать изгибы, скосы, отверстия, поперечные сечения, выдавливания и т.д.
Система частиц — множество небольших объектов, имеющих общие поведение и форму, которые задаются рядом параметров. Можно сказать, что это способ создания таких эффектов, как снег, дождь, дым, звезды и т.д., примеры приведены на рис. 3. С недавних пор при помощи системы частиц можно создавать не только эффекты, а и массивы полноценных объектов, такие как, например, стая птиц, косяки рыб и аналогичные им. В Autodesk 3ds Max 2014 были реализованы следующие новые возможности системы работы с частицами Particle Flow: MassFX mParticles, Advanced Data Manipulation и Cache Disk and Cache Selective. Больше всего внимания разработчики уделили кэшированию данных и увеличению производительности в системе частиц Particle Flow.
С помощью нового модуля mParticles для системы симуляции MassFX можно создавать симуляции частиц с имитацией эффектов реального мира. Расширение для существующей системы Particle Flow, mParticles предоставляет операторы и тесты, которые позволяют моделировать природные и техногенные силы, создавать и разрывать связи между частицами, и сталкивать частицы друг с другом и с другими объектами. Операторы зарождения (Birth) оптимизированы для симуляций с помощью MassFX, определения потоков для облегчения начальной настройки, и два простых в использовании модификатора, которые позволяют частицам влиять на стандартные геометрические объекты, mParticles помогает создавать потрясающие симуляции с меньшими усилиями. Используя многопоточный движок симуляций PhysX от NVIDIA, mParticles помогает повысить производительность.
Рисунок 3 - Системы частиц в 3ds Max
19
Художники, работающие в области Motion Graphics и специалисты по визуальным эффектам, могут создавать операторы управления данными и сохранять результаты в качестве шаблонов, или стандартных действий в Particle View.
Новый оператор Cache Disk предоставляет обильное предварительное вычисление и сохранение симуляций Particle Flow на жесткий диск, отделяя данные от сцены 3ds Max и тем самым повышая производительность художников. Оператор Cache Selective, предоставляет художникам возможность использования кэша содержащего только определённые типы данных. С его помощью можно выделять наиболее требовательные к вычислениям свойства частиц (используемые в движении), один раз предварительно просчитав симуляцию, продолжить работу с другими свойствами системы частиц через операторы post-cache (такие как shape, size, orientation, mapping, color).
Физикой в 3D Мах заведует MassFX. Благодаря MassFX, можно моделировать поведение даже таких тел, как волосы, столовая скатерть, вода с учетом воздействующих на них сил, включая силу тяжести. Одним словом, возможностей управлять физикой в 3ds Max бесконечно. Модели поведения могут быть представлены в виде сценариев, либо подключаемых модулей, написанных на C++. Пользователь может переключаться между ними на основе любых критериев с использованием когнитивных контроллеров.
С помощью модификаторов можно создавать деформации следующих видов: водная рябь, волны, сжатие, обволакивание, изгибание, растягивание, перемещение, отклонение и другие. Модификаторы World Space позволяют поместить объекты в реальные физические условия, например, под воздействие поверхностей, сил, электромагнитных полей и отражения.
Для работы с трехмерной графикой в 3ds Max используются 15 средств визуализации. Пример визуализации сцены показан на рис. 4. Самые популярные из них — Mental Ray и V-Ray. Благодаря этим модулям визуализации можно создавать сцены, которые от фотографии сможет отличить только профессионал 3D-моделирования. Реализация IBL в инструментах mental ray for 3ds Max предоставляет хорошую возможность по визуализации реалистичного освещения трёхмерных моделей. Ранее приходилось идти на определенные хитрости или воспользоваться специальными сценариями, раскрывающими скрытые возможности mental ray. Сейчас, с появлением реализованных в нормальном интерфейсе инструментов и параметров, становится значительно легче выполнить освещение сцены различными методами.
Рисунок 4 - Пример визуализации сцены с различными значениями Shadow Mode
Кроме того, 3ds Max содержит несколько плагинов, которые значительно упрощают работу с эффектами. По умолчанию они отключены, но так как они поставляются вместе с пакетом, их можно бесплатно активировать в любой момент. Среди этих плагинов присутствуют такие, как RealFlow (все эффекты, связанные с водой), GrowFX (все, что связано с растениями, пример представлен на рис. 5) [3],
20
AfterBurn (огонь, взрывы, дым и т. д.) и некоторые другие. С помощью этих плагинов можно достичь кинематографической графики.
Данные из AutoCAD Architecture, Autodesk Inventor, Autodesk VIZ и других распространенных программ 3D проектирования можно импортировать и связывать в 3ds Max — либо в их собственных форматах файлов, либо через формат DWG.
Рисунок 5 - Сцена, созданная с помощью плагина GrowFX от Exlevel
Кроссплатформенный формат Autodesk FBX разработан для создания 3D данных и обмена ими. Он обеспечивает доступ к 3D моделям, созданным в большинстве систем сторонних разработчиков. Поддерживаются 2D и 3D данные практически любого типа, а также файлы аудио- и видеоформатов. Модуль FBX можно загрузить и установить в качестве расширения к 3ds Max Design без риска нарушения целостности данных. Модуль позволяет наладить эффективный обмен данными между 3ds Max Design и такими продуктами, как Autodesk® Maya®, Autodesk® MotionBuilder® и др[4].
В результате проведенного анализа современных функций Autodesk 3ds Max можно сделать вывод, что данная платформа является популярной благодаря широкому спектру функций, упрощающих создание сложных 3D-объектов и сцен.
Список использованной литературы
1. Беккель Л.С., Сломинская Е.Н. Значение Инженерной графики в подготовке специалиста в области информационных технологий // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в ВУЗе. Сборник трудов региональной научно-технической конференции, т.2. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 г.
2. [Электронный ресурс] Страница продукта 3ds Max на сайте компании Autodesk (русскоязычная версия) http://www.autodesk.ru/products/3ds-max/overview/ (дата обращения 13.10.2014 г.).
3. [Электронный ресурс] Официальный сайт компании Exlevel (русскоязычная версия) http://exlevel.ru/features/ (дата обращения 13.10.2014 г.).
4. [Электронный ресурс] Страница продукта Autodesk FBX на сайте компании Autodesk http://www.autodesk.com/products/fbx/overview (дата обращения 13.10.2014 г.).
©Л.С. Беккель, Е.Н. Сломинская, 2015
УДК 621.313
Е.Н. Белкина
аспирантка кафедры электроники и наноэлектроники ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
С.А. Жуков
студент 4 курса факультета электронной техники ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Г. Саранск, Российская Федерация
АНАЛИЗ СПОСОБОВ АППРОКСИМАЦИИ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
Аннотация
В статье приведен обзор и результаты сравнительного анализа наиболее приемлемых способов аппроксимации кривой намагничивания.
Ключевые слова
Аппроксимация, кривая намагничивания, метод наименьших квадратов, коэффициенты
аппроксимации
В настоящее время существует проблема обеспечения энергоэффективных режимов работы базовых машин в регулируемом электроприводе. Реализация этих режимов связана с изменениями магнитного состояния двигателя, что предполагает использование адекватной математической модели объекта управления, учитывающей нелинейность характеристики намагничивания. Для решения поставленной задачи реальную кривую намагничивания (КН), обычно задаваемую в табличной или графической форме, необходимо представить в виде аппроксимирующей функции, приближенно изображающей исходную кривую.
Существует множество способов аппроксимации [1, 4, 6, 7]. В данной работе рассмотрены способы, которые позволяют получить в дальнейшем достаточно простые аналитические зависимости, с помощью которых можно реализовать энергооптимальные законы управления.
К аппроксимирующим функциям предъявляют следующие требования [1]:
1. Функция должна давать наиболее точное приближение кривой намагничивания во всем диапазоне.
2. Так как функция используется в операциях дифференцирования, ее производная так же должна быть более точным приближением.
3. Производная должна быть непрерывной на исследуемой области определения.
4. Функция не должна приводить к сложным расчетам.
5. Функция должна быть нечетной.
6. Функция не должна иметь точек перегиба на обеих полуосях.
7. Функция должна содержать наименьшее количество постоянных.
В любую аппроксимирующую формулу входят постоянные коэффициенты, величина которых существенно влияет на вид функции и на её значение. Определение коэффициентов аппроксимации в эмпирических формулах проводится чаще всего по методу выбранных точек, или по методу наименьших квадратов (МНК), который применяется в данной работе. Для выполнения всех математических действий используются программные пакеты MathCAD и МАТЬЛВ.
В нашем случае экспериментальная кривая намагничивания стали 2312 задана в табличном виде [2].
Таблица 1
Кривая намагничивания стали 2312
H, A/м 68 76 86 96 140 190 240 300 400 550
В, Тл 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3
H, A/м 1000 1600 3400 7700 13400 19400
В, Тл 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
