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[en] BOOLEAN OPERATIONS WITH COMPOUND SOLIDS REPRESENTED BY BOUNDARY / [pt] OPERAÇÕES BOOLEANAS COM SÓLIDOS COMPOSTOS REPRESENTADOS POR FRONTEIRAMARCOS CHATAIGNIER DE ARRUDA 13 July 2005 (has links)
[pt] Num modelador de sólidos, uma das ferramentas mais
poderosas para a
criação de objetos tridimensionais de qualquer nível de
complexidade geométrica
é a aplicação das operações booleanas. Elas são formas
intuitivas e populares
de combinar sólidos, baseadas nas operações aplicadas a
conjuntos. Os tipos
principais de operações booleanas comumente aplicadas a
sólidos são: união,
interseção e diferença. Havendo interesse prático, para
garantir que os objetos
resultantes possuam a mesma dimensão dos objetos originais,
sem partes soltas
ou pendentes, o processo de regularização é aplicado.
Regularizar significa
restringir o resultado de tal forma que apenas volumes
preenchíveis possam
existir. Na prática, a regularização é realizada
classificando-se os elementos
topológicos e eliminando-se estruturas de dimensão
inferior. A proposta deste
trabalho é o desenvolvimento de um algoritmo genérico que
permita a aplicação
do conjunto de operações booleanas em um ambiente de
modelagem
geométrica aplicada à análise por elementos finitos e que
agregue as seguintes
funcionalidades: trabalhar com um número indefinido de
entidades topológicas
(conceito de Grupo), trabalhar com objetos de dimensões
diferentes, trabalhar
com objetos non-manifold, trabalhar com objetos não
necessariamente poliedrais
ou planos e garantir a eficiência, robustez e
aplicabilidade em qualquer ambiente
de modelagem baseado em representação B-Rep. Neste
contexto, apresenta-se
a implementação do algoritmo num modelador geométrico pré-
existente,
denominado MG, seguindo o conceito de programação orientada
a objetos e
mantendo a interface com o usuário simples e eficiente. / [en] In a solid modeler, one of the most powerful tools to
create threedimensional
objects with any level of geometric complexity is the
application of
the Boolean set operations. They are intuitive and popular
ways to combine
solids, based on the operations applied to sets. The main
types of Boolean
operations commonly applied to solids are: union,
intersection and difference. If
there is practical interest, in order to assure that the
resulting objects have the
same dimension of the original objects, without loose or
dangling parts, the
regularization process is applied. To regularize means to
restrict the result in a
way that only filling volumes are allowed. In practice, the
regularization is
performed classifying the topological elements and removing
the lower
dimensional structures. The objective of this work is the
development of a generic
algorithm that allows the application of the Boolean set
operations in a geometric
modeling environment applied to finite element analysis,
which aggregates the
following functionalities: working with an undefined number
of topological entities
(Group concept), working with objects of different
dimensions, working with nonmanifold
objects, working with objects not necessarily plane or
polyhedrical and
assuring the efficiency, robustness and applicability in
any modeling environment
based on B-Rep representation. In this context, the
implementation of the
algorithm in a pre-existing geometric modeler named MG is
presented, using the
concept of object oriented programming and keeping the user
interface simple
and efficient.
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[en] AN OPEN AND EXTENSIBLE MODELING STRATEGY FOR CREATING PLANAR SUBDIVISION MODELS FOR COMPUTATIONAL MECHANICS / [pt] UMA ESTRATÉGIA DE MODELAGEM ABERTA E EXTENSÍVEL PARA A CRIAÇÃO DE MODELOS DE SUBDIVISÕES PLANARES PARA MECÂNICA COMPUTACIONAL15 February 2022 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta uma estratégia de modelagem aberta e extensível, desenvolvida em Python, para a criação de modelos de subdivisões planares. A estratégia se dá na forma de uma biblioteca de modelagem geométrica, denominada HETOOL, desenvolvida no trabalho e de uso genérico, baseada na conhecida e consagrada estrutura de dados topológica Half-Edge. Além de considerar os aspectos topológicos e geométricos da modelagem, a estratégia também permite a configuração pelo usuário final dos atributos de simulação. Essas características, somadas à disponibilização do código fonte, conferem um caráter útil e relevante para o desenvolvimento de ferramentas educacionais para modelagem em mecânica computacional. Para demonstrar a aplicabilidade da estratégia proposta, foi desenvolvido um aplicativo, denominado de Finite Element Method Educational Computer Program (FEMEP), que permite a criação de modelos bidimensionais de elementos finitos, com geração de malhas por região, para diversos tipos de simulação de mecânica computacional. O pacote desenvolvido apresenta uma modelagem iterativa e dinâmica que realiza a interseção automática entres os elementos geométricos modelados. O HETOOL oferece várias funcionalidades e facilidades ao usuário, permitindo o uso do pacote mesmo sem o usuário ter conhecimento sobre os conceitos topológicos envolvidos na implementação dessa estrutura de dados. O pacote possibilita a criação e configuração atributos de forma simples e rápida a partir de um arquivo no formato JSON. Essa versatilidade na criação atributos permite a aplicação deste pacote na resolução de vários problemas presentes na engenharia e em outras áreas do meio científico. / [en] This work presents an open and extensible modeling strategy, developed in Python, for creating planar subdivision models. The strategy takes the form of a geometric modeling library called HETOOL, developed in the work and of general use, based on the well-known and renowned Half-Edge topological data structure. In addition to considering the topological and geometric aspects of the modeling, a strategy also allows for an end-user configuration of simulation attributes. These characteristics, added to the availability of the source code, provide a useful and relevant tool for the development of educational tools for modeling computational mechanics. To demonstrate the applicability of the proposed strategy, an application was developed, called the Finite Element Method Educational Computer Program (FEMEP), which allows the creation of two-dimensional finite element models, with mesh generation per region, for various types of mechanics simulation computational. The developed package presents iterative and dynamic modeling that performs an automatic intersection between the modeled geometric elements. HETOOL offers several functions and facilities to the user, allowing the use of the package even without the user having knowledge about the topological concepts involved in the implementation of this data structure. The package makes it possible to create and configure attributes simply and quickly from a file in JSON format. This versatility in creating attributes allows the application of this package to solve several problems present in engineering and in other areas of the scientific environment.
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