Fumiya Nozaki

最終更新日: 2015年3月29日

日本語版

CAESES Free を使った B-rep モデリング

チュートリアル #1

このチュートリアルでは， ３次元形状の表現方法の１つである境界表現 (Boundary Representation，B-rep) を使用したモデリング手順を紹介します(*1)． (*1) 代表的な表現方法には，他に，CSG (Constructive Solid Geometry) 表現があります [1, 2]．

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生成するモデル

操作に慣れれば， 数分で完成できるモデルです．

CAESES Free のダウンロード

インストールは，インストーラの指示に従って，簡単に行うことができます．

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CAESES Free のダウンロードとインストール

お使いのマシンの OS に対応した パッケージをダウンロードします．

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それでは、早速 モデリングを始めましょう！

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ステップ1 円形の曲線の生成

プロジェクトファイルを保存します (CTRL + s)． メニュー [CAD] → [Curves] → [Circle] と選択し，円形の曲線を生成します．

デフォルトの設定では，XY-平面上に，原点を中心に半径１の円が生成されます．

生成したオブジェクトの名前を “main_circle” に変更します．

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ステップ2 フェイスの生成

メニュー [CAD] → [BReps] → [BRep] を選択します．

生成されたオブジェクトの名前を “main_tube” に変更します．

“main_tube” の設定を以下のように変更します． • 操作 [Operations] を [add sources] から

[faces from planer curves] に変更します． • [Sources] のドロップダウンリストから

“main_circle” を選択します．

フェイスの生成操作 [faces from planer curves] を有効化するために， チェックボックスにチェックを入れます．

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ステップ3 1つ目の管路の生成

“main_tube” に操作 [extrude edges to plane] を追加します．

押し出し操作 [extrude edges to plane] の各項目を下図のように設定します．

• XY-平面上に生成した “main_circle” を Z方向に押し出すので，[Z-(X,Y)] を選択します． • 押し出し距離 [Plane Position] を 2 に設定します．

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[Extrude Color] [Close Color]

１つ目の管路をコピー & ペーストして，２つ目の管路を生成します． [Object Tree] で “main_tube” と “main_circle” を選択した状態で，

メニュー [CAD] → [Scope] を選択します． 生成された [Scope] の名前を “main” に変更します．

スコープ “main” を選択した状態で，コピー & ペーストを行うと，

”main01” という名前のスコープが新たに生成されます． “main01” の名前を “junction” に変更します．

スコープ “junction” 内にある “main_tube” の名前を “junction_tube” に変更します． スコープ “junction” 内にある “main_circle” の名前を “junction_circle” に変更します． “junction_circle” の半径の値 [Radius] を 0.5 に変更します．

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ステップ4 2つ目の管路の生成

スコープは，フォルダのように [Object Tree] を整理するのに 使用できます．

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ステップ5 回転・平行移動の設定準備

２つ目の管路に回転と平行移動の操作を行うために [Transformation Chain] を生成します． [Object Tree] でスコープ “junction” 内にある “junction tube” を選択します． [Transformation] → [create …] → [Transformations] → [Transformation Chain]

を選択すると，”tc1” というオブジェクトが生成されます． このオブジェクトの名前を “chain” に変更します．

回転と平行移動のように２つ以上の変換操作を行う場合には， [Transformation Chain] を使用します．

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ステップ6 回転移動の設定

２つ目の流路を Y 軸周りに 90° 回転移動します．

メニュー [CAD] → [Transformations] → [Rotation] と選択すると， ”tr1” という名前のオブジェクトが生成されます．

このオブジェクトの名前を “RotY” に変更します． 回転角度 [Angle] を 90° に設定します． 回転軸 [Axis] を Y 軸に設定します．

[Object Tree] で “chain” を選択します． ドロップダウンリストから “RotY” を選択します．

回転移動後の junction_tube

２つ目の流路を Z 軸方向に平行移動します． メニュー [CAD] → [Transformations] → [Translation] と選択すると，

”tt1” という名前のオブジェクトが生成されます． このオブジェクトの名前を “toPosZ” に変更します． Z 方向の移動量 [DZ] を 1 に設定します．

[Object Tree] で “chain” を選択します． ドロップダウンリストから “toPosZ” を選択して，

”chain” に追加します．

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ステップ7 平行移動の設定

平行移動後の junction_tube

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ステップ8 ２つの流路の結合

２つの流路をブーリアン演算で結合します． “main” スコープ内の “main_tube” オブジェクトを選択した状態で，メニュー [CAD] →

[BReps] → [BRep] を選択すると，”Brep01” という名前のオブジェクトが生成されます． 選択していた “main_tube” が自動的に [Sources] に設定されます．

このオブジェクトの名前を “manifold” に変更します． このオブジェクトに対して行うブーリアン操作 [boolean operation] を追加します． [Sources] のリストから，”junction|junction_tube” を選択します． チェックボックスにチェックを入れて，ブーリアン操作を有効化します． ２つのスコープ “main” と “junction” を非表示にします．

ここでは，和の演算 [Union] を行います．

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ステップ8 ２つの流路の結合

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ステップ9 フィレットの生成

２つの管路の結合部にフィレットを生成します． [Object Tree] でオブジェクト “manifold” を選択します． [boolean operation] の横にある編集アイコンをクリックします．

[Radius/Distance] の値を 0.1 に設定します． [Active] のチェックボックスにチェックを入れて，フィレットを生成を有効化します．

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ステップ9 フィレットの生成

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ステップ9 フィレットの生成

フィレットのタイプ： [constant distance]

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ステップ9 フィレットの生成

フィレットのタイプ： [constant radius]

これ以外にもいろいろなコントロールが可能なので， ぜひ自分の手で試してみてください．

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ステップ10 形状データの出力

Brep タイプのオブジェクト “manifold” を STL 形式で出力します．

[Object Tree] で “manifold” を選択します． メニュー [File] → [Export] → [STL (OpenFOAM)] を選択します．

色分けした境界ごとに，サーフェスを分割して出力できます．

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ステップ11 出力データの確認

出力した STL データを ParaView に読み込んで，[STLSolidLabeling] で色づけすると， STL の solid が分かれているのが確認できます．

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参考文献

[1] 川崎洋，CADのための形状モデリング， http://www.ibe.kagoshima-u.ac.jp/~kawasaki/seisan13/seisan2-haifu.pdf (閲覧日: 2015 年 3 月 29 日)

[2] 畔上秀幸，３次元形状のモデリング，

http://www.az.cs.is.nagoya-u.ac.jp/class/comp-sys/cg_chap_6.pdf (閲覧日: 2015 年 3 月29 日)