使用 Tinkercad CodeBlocks 软件进行地质学

了解岩石和晶体的几何形状

许多几何实体实际上存在于自然界中。 矿物晶体长成规则的几何形状。

四面体
四面体形成规则的四面体形晶体。 它于 1845 年左右在德国首次被描述，并被用作铜的来源。 （德尔法院，2014 年）

立方体
黄铁矿或“愚人金”尤其能形成很好的晶体。 在 16 和 17 世纪，黄铁矿被用作早期武器的点火源，当被圆形 -le 抚摸时会产生火花。 (del Court, 2014) 铋也倾向于以立方体的形式生长，并逐渐向中心生长，在几何学中这种现象被称为同心图案。

八面体
磁铁矿实际上是地球上所有天然矿物中最具磁性的。 通过观察磁铁矿对小块铁的吸引力，公元前 4 世纪的中国和公元前 6 世纪的希腊人首先观察到了磁性。 （德尔法院，2014 年）

六角棱镜
石英晶体形成六角棱柱。 长棱镜面总是形成完美的 60° 角，并将光线分成光谱。 （德尔法院，2014 年）
任何晶体的几何形状（实际上是任何几何图案）都基于 3 个基本原则：

• 形状： 这是基本原理。
• 重复： 它是基本图形被“复制和粘贴”的次数。
• 结盟： 这是在工作平面上对原始图形副本的顺序。

将其翻译成 Tinkercad 代码块

这些几何形状很容易识别，并且（幸运的是）它们中的大多数已经预设在 Tinkercad CodeBlocks 的 Shapes 或 Primitives 菜单中。 要选择新形状，只需将其拖到工作区并单击“播放”按钮即可运行模拟并显示动画。

原始形状

有些几何图形，乍一看似乎很复杂，实际上只是同一个底形的位置的重复和变化。 让我们看看如何在 Tinkercad CodeBlocks 中做到这一点：

四面体

1.  将金字塔块（表单菜单）拖放到工作区。
2.  单击“打开更多选项”图标（右箭头）。
3.  将边的值更改为 3（这样我们将得到一个 4 边金字塔或四面体）。

立方体

1.  最简单的方法是，只需将立方体或框块（表单菜单）拖放到工作区即可。

八面体

1.  将金字塔块（表单菜单）拖放到工作区。
2.  添加一个移动块（修改菜单）并将 Z 的值更改为 20（这会将 -gure 向上移动 20 个单位）
3.  在代码下方添加一个新金字塔。
4.  添加一个旋转块（修改菜单）并将 X 轴旋转 180 度。
5.  添加一个创建组块（修改菜单），它将两个金字塔焊接在一起，形成一个 8 面图形（八面体）。
6.  如果你想更精确，你可以在最后添加一个比例块（修改菜单）并将 Z 值更改为 0.7，这样 -gure 看起来会更均匀。

六角棱镜

1. 将多边形块（表单菜单）拖放到工作区。
2.  单击“打开更多选项”图标（右箭头）。
3.  确保 Sides 的值设置为 6。
4.  如果要更改六棱柱的长度，可以添加比例块（修改菜单）并更改 Z 值。

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

重复

要在 Tinkercad CodeBlocks 中重复一个 -gure 多次，我们需要使用重复“1”次块（控制菜单）。 但是，在创建重复之前，我们必须创建一个新对象（修改菜单）：

1.  首先从工作区的修改菜单中拖放创建新的对象块。
2.  现在就在该块下方，从控制菜单中拖放一个重复 1 次块。
3.  选择您想要的任何形状（从形状菜单中）并将其插入块内重复 1 次。 你会看到这些碎片 -t 像拼图一样拼在一起。

如果您将值“1”更改为块中的任何其他数字重复 1 次，则 -gure 将根据您的决定复制多次。
但是，即使您运行模拟，也无法看到 pre 中的变化view呃，为什么？ 因为对象被复制并粘贴在同一个位置！ （一个在另一个之上）......查看您需要重复并移动它们的更改！ 正如我们将在下一步中看到的那样。
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

对齐或数组

首先，我们必须了解存在的对齐类型：

• 线性或网格对齐： 其中对象向一个或两个方向重复以填充一个空间。
• 旋转对齐： 其中物体围绕旋转轴旋转，形成圆周。
• 随机对齐： 其中物体通过将它们自己定位在明显随机的不同位置而成为一个空间

现在让我们看看如何使用 Tinkercad CodeBlocks：

线性对齐：

1.  首先从工作区的修改菜单中拖放创建新的对象块。
2.  现在我们需要创建一个变量。 您可以从数学菜单中拖动创建变量块并将其放在前一个块的下方（保持值 0）。
3.  将变量的名称（以便于识别）更改为您想要的任何单词，例如“运动”，单击块中的下拉菜单并选择选项重命名变量...
4.  现在就在该块下方，从控制菜单中拖放一个重复 1 次块。
5.  选择您想要的任何形状（从形状菜单中）并将其插入块内重复 1 次。 你会看到这些碎片 -t 像拼图一样拼在一起。
6.  现在在前一个块下方（但留在重复块内），您将放置一个移动块。
7.  访问 Data 菜单，您会注意到现在创建了一个新块，其名称与您为变量指定的名称相同。
8.  拖动该块并将其放置在移动块内（它可以在 X、Y 或 Z 上，具体取决于您要移动 -gure 的方向）。
9.  几乎 - 完成我们将添加一个更改元素块（您在数学菜单中找到它）并在块的下拉菜单中选择变量的名称。
10.  是时候做一些数学了！ 从您的代码中拖出一个方程式块（您在数学菜单中使用符号 0 + 0 找到它），您可以使用工作区中的任何空白空间。
11.  将最后一个 0 更改为您想要的任何数字，这将代表您的 -gure 将移动的单位。
12.  To -nish 拖动您的方程式块并将其放在更改变量块的“to”部分之后的 1 上（用方程式 1 + n 替换数字 0）。
13.  最后，运行模拟并观看魔术。 我知道第一次很乏味，但是通过练习会变得更容易。

旋转对齐： 

1.  首先从工作区的修改菜单中拖放创建新的对象块。
2.  现在我们需要创建一个变量。 您可以从数学菜单中拖动创建变量块并将其放在前一个块的下方（保持值 0）。
3.  将变量的名称（以便于识别）更改为您想要的任何单词，例如“旋转”，单击块中的下拉菜单并选择选项重命名变量...
4.  现在就在该块下方，从控制菜单中拖放一个重复 1 次块。
5.  选择您想要的任何形状（从形状菜单中）并将其插入块内重复 1 次。 你会看到这些碎片 -t 像拼图一样拼在一起。
6.  现在在前一个块下方（但留在重复块内），您将放置一个移动块。
7.  更改移动块的 X 或 Y 轴的值（以将 -gure 移动远离工作平面或原点的中心）。
8.  添加一个旋转块（您可以在修改菜单中找到它）并将 X 轴选项更改为 Z 轴。
9.  访问 Data 菜单，您会注意到现在创建了一个新块，其名称与您为变量指定的名称相同。
10.  拖动该块并将其放在旋转块中“to”选项之后的数字上。
11.  现在从数学菜单中拖动一个块“X：0 Y：0 Z：0 Z：0”并将其放在前一个块的旋转度选项之后（这样我们确保-gure围绕中心旋转飞机而不是从它自己的中心）。
12.  几乎 - 完成我们将添加一个更改元素块（您在数学菜单中找到它）并在块的下拉菜单中选择变量的名称。
13.  是时候做一些数学了！ 从您的代码中拖出一个方程式块（您在数学菜单中使用符号 0 + 0 找到它），您可以使用工作区中的任何空白空间。
14.  将最后一个 0 更改为您想要的任何数字，这将代表您的 -gure 将移动的单位。
15.  To -nish 拖动您的方程式块并将其放在更改变量块的“to”部分之后的 1 上（用方程式 1 + n 替换数字 0）。
16.  最后，运行模拟并观看魔术。 我知道第一次很乏味，但是通过练习会变得更容易。

随机对齐：
幸运的是，这种对齐方式比看起来要容易得多。

1.  首先从工作区的修改菜单中拖放创建新的对象块。
2.  现在，就在该块下方，从控制菜单中拖放一个重复 1 次块（通过更改您控制将出现的数字的数字）。
3.  选择您想要的任何形状（从形状菜单中）并将其插入块内重复 1 次。 你会看到这些碎片 -t 像拼图一样拼在一起。
4.  现在在前一个块下方（但留在重复块内），您将放置一个移动块。
5.  我们将使用一个名为“0 到 10 之间的随机数”的新块，您可以在数学菜单中找到它。
6.  拖动块并将其放置在移动块的 X 坐标之后。 对 Y 坐标重复该操作。
7.  最后，有必要定义一个数字范围（或我们的图形将随机出现的位置范围）。 例如ample 如果您希望 -gures 出现在整个工作平面上，您可以在“random between...”块内键入 -100 到 100

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

手在行动

现在您已经了解了基础知识，是时候进行测试了。 找出最流行的晶体的几何形状，并使用你在今天的课程中学到的东西来尝试复制它们。
以下是一些行动方案（提示）：

磁铁矿

• 您必须连接两个 4 面金字塔以形成一个四面体，这将是要重复的主要模块。
• 使用重复块来增加形状的数量，并将其与移动块 + 0 - 10 之间的范围混合以将形状放置在不同的位置。
• 尝试添加一个比例块来改变形状的大小。

四面体

• 从一个 4 面金字塔开始。使用其他 4 个金字塔切割 -gure 的角。
• 在改变其大小的工作平面上重复此复合图形数次。
• 专业提示：添加 X、Y、Z 旋转块并将它们与范围块（0 到 360）组合以随机旋转图形以获得更逼真的外观。

黄铁矿

• 最简单的方法，它只是使用盒子和重复块在大立方体周围形成较小的盒子。

火山岩

• 它看起来很困难，但事实并非如此！ 从一个大的实体开始（我推荐一个球体）。
• 在主体周围随机放置许多中小型球体。 确保将其设置为“空心”模式。
• 将所有东西组合在一起，观察小球体去除主体的块

石英

• 创建一个六角棱柱并将其与 Z 轴对齐。
• 在上面放置一个 6 面金字塔
• 在金字塔的顶端做一个切口
• 将所有内容组合在一起并将其用作模块。
• 使用重复的旋转重复该模块以向平面中心旋转。

铋

• 复杂的-gure，这一切都始于一个立方体。
• 现在你需要 6 个金字塔来切割立方体的边，只留下“框架”。
• 向其中心重复框架几次，以减少整体比例。
• 最后，由于原语限制（Tinkercad CodeBlocks 只允许工作平面中的 200 个原语），我们只能重复几次 -gure ，足以达到很好的效果。

晶洞

• 立方体是它的基础
• 围绕中心重复立方体以使用旋转模式形成环。
• 将戒指的颜色更改为更接近宝石的实际颜色
• 最后使用一个大盒子将设计切成两半（就像现实生活中的geode一样）。

如果您无法理解该主题，我还会为您提供我的测试链接，以便您可以复制和试验它们！

• 磁铁矿
• 四面体
• 黄铁矿
• 火山岩
• 石英
• 铋
• 晶洞

用于 3D 打印的导出

在完成您的设计时，不要忘记在代码末尾添加“创建组”块，这样我们可以确保所有部分都作为一个整体结合在一起。 转到导出菜单并选择 .stl（最常见的 3D 打印格式）。

修复 3D 打印（Tinkercad 3D 设计）

记住！ 非常重要的是，在 3D 打印任何东西之前，您必须确保模型是可行的，换句话说，它符合以下 3D 打印规则：

• 如果没有底座或支撑，您将无法打印在太空中漂浮的模型。
• 超过 45 度的角度需要 CAD 软件中的结构支持。
• 尽量使您的-gure 底座尽可能Pat，以确保与打印床有良好的附着力。

在这种情况下，我们在制作随机模式时很难处理这些规则。 我建议在打印之前将 .stl 模型导入 Tinkercad 3D Designs 以 -x 它，在这种情况下：

1.  我在中心添加了一个多面体，它与所有形状相交。
2.  然后在下面添加一个空心立方体以确保穷人是帕特。
3.  最后将所有内容组合在一起并导出回 .stl 格式

3D打印

对于这个项目，我们使用了具有以下参数的免费 CAM 软件 Ultimaker Cura 3D：

• 材料： PLA+丝绸
• 喷嘴尺寸： 0.4 毫米
• 图层质量： 0.28 毫米
• 在-ll： 20% 网格图案
• 挤出温度： 210 摄氏度
• 热床温度： 60 摄氏度
• 打印速度： 45 毫米/秒
• 支持： 是（45 度自动）
• 粘附性： 帽檐

参考

Del Court, M. (2014, 3 enero)。 地质学和几何学。 米歇尔德库特。 Recuperado 11 年 2022 月 XNUMX 日，de
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

这太棒了！
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文件/资源

使用 Tinkercad CodeBlocks 软件进行地质学 [pdf] 使用说明书 使用 Tinkercad CodeBlocks 软件进行地质学指导

参考

• 用户手册