如何構建織物狀三維結構

撰文: CCL

責編：CCL

在材料研究領域，有一類具有三維網路的織物狀材料，如下圖1、圖2所示。這一類材料因其自身的結構特點而具有一些突出的性質。本文介紹如何利用3D軟體構建三維網路結構的織物狀材料模型，所用軟體為Cineme 4D。

圖 1

圖 2

圖 3

根據前幾期的經驗和大家的反饋，在以後的每期作圖教程中，鍾老師都會將源文件公開（請點擊「閱讀原文下載」），以方便大家學習。

簡單分析織物結構會發現，其分為相互垂直的兩部分、並相互交錯（圖4中藍色線段和紅色線段），每一部分又由兩條具有一定相位差的線段構成。

圖 4

根據以上分析，我們將分兩步作圖：1.構建由規律曲線（正弦函數）構成的交錯網路；2.調變每條曲線的粗細。

1. 構建織物網路結構：

在C4D中，織物網路結構的構建有三種方法：1. 從公式樣條Formula Spline出發，2. 從螺旋結構Helix出發，3. 從平面結構出發。本文以Formula Spline為例，見圖5。請注意圖5標籤2中參數的設置。

圖 5

同樣的方法再創建一個Formula 1（也可以複製第一個Formula），如圖6所示。請注意圖6中Formula 1的移動方向（Z軸）和距離（10 cm），以及旋轉的角度（180 度）（移動方向和旋轉方向並不固定，關鍵是形成錯位的位置關係，移動距離和Formula的周期相關，要保證和下一步垂直的兩條樣條相匹配）。

圖 6

同時選中上文創建的兩條樣條曲線Formula ，Formula 1，複製。再選中複製後的兩條樣條曲線Formula2、Formula3，旋轉270度，並適當調節位置，以實現相互交錯，如圖7所示。

圖 7

通過Connect功能將Formula、Formula 1連接起來，再將Connect放置到Cloner命令下（請見圖8）。注意圖8中參數的設置：克隆模式為線性（linear）；數目（count）為20；坐標： X = 0 cm; Y = 0 cm; Z = -20 cm。

圖 8

同樣的方法連接、克隆Formula 2、Formula 3，見圖9，克隆（Cloner 1）參數會有所改變。

圖 9

到此，織物的網路結構已經出來了，見圖9。

2. 調變每條樣條曲線的粗細：

在調變樣條曲線之前，需要做一些簡單的設置，步驟如下：選中克隆（Cloner）標籤，右擊，在下拉菜單中選擇Current State to Object（圖10標籤1），此時會複製出一個克隆標籤。對於Cloner 1同樣操作。再選擇複製出的Cloner標籤，右擊，在下拉菜單中選擇Select Children（圖10標籤2）；再次右擊，在下拉菜單中選擇「 Connect Object + Delete 」（圖 10 標籤3）。對複製出的Cloner 1 同樣操作（這一段有點繞口，大家多嘗試嘗試）。

圖 10

調節曲線的粗細，需要使用掃描（sweep）功能。在使用掃描功能之前，創建一個正方形，如圖11所示。參數設置時，記得勾選Rounding項，並將半徑設置為2 cm，如圖11標籤2所示。

圖 11

創建Sweep命令（見圖12），將創建好的正方形和Cloner1拖放到Sweep命令下（見圖12），注意正方形和Cloner1的順序。

圖 12

同樣的方法設置Cloner 2。效果圖見下圖13。

圖 13

如果將正方形改成圓形，以及其他的各種形狀能夠出現不同類型的織物結構，如下圖14：

圖 14

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