基于CATIA用户特征（UDF）的水工建筑物参数化设计-论文.pdf

'水电站设计第30卷第2期DHPS2014年6月基于CATIA用户特征(UDF)的水工建筑物参数化设计张君，刘跃(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)摘要：基于CATIA三维设计软件平台，研究进口塔及调压室等水工建筑物的设计特点，利用CATIA用户特征模板(UDF)封装方法，解决在水工建筑物的三维设计应用时对CATIA的操作技能要求高、影响推广的问题。通过分析不同建筑物的结构特点，分析UDF设计时对结构的抽象程度。关键词：UDF；结构；抽象程度中图分类号：TV222．2文献标志码：B文章编号：1003—9805(2014)02—0031—03的熟悉和理解上，而UDF的各种输入元素及参数是1CATIA三维设计软件及其特点模型对应的结构本身的特性，与设计软件本身无关，一定程度上降低了对软件操作方面的要求，将设计CATIA是法国DassaultSystem公司旗下的者大量的时间和精力从建模转移到了设计本身，另CAD／CAE／CAM一体化软件。CATIA除了具备完一方面则对UDF在稳定性、易用性、通用性等方面善、稳定的造型能力外，在参数化设计方面也具备强提出了较高的要求。大的后参数化能力，也即是在设计时不考虑参数驱动，完成设计后将设计时的各项输入参数化并实现2进水塔及调压室等水工建筑物特点参数驱动模型的功能。这项能力可以大大降低三维分析设计过程中设计封装的时间成本。与当前水电设计行业中应用最广的计算机辅助水工建筑物中进水塔和调压室的结构多为沟、设计软件AUTOCAD相比，CATIA的软件使用入门槽、洞等形式，自由曲面较少，其中，电站进水口和调难度较大，体现在：压室在结构形式确定时，基本可以实现完全参数驱(1)需要学习的操作命令多，对各种操作命令动三维模型，达到设计精度。另外，水工建筑物的各的操作目的和实现功能理解难度大，对各种建模命种沟、槽、洞以及局部细节特征不但多，在空间上的令产生的实际模型效果需要较长的熟悉时间。如何分布也很难规律化，导致基于CATIA的三维设计存通过操作命令实现建模效果也需要对CATIA各项在大量的定位操作，参数化时就会存在参数多的问命令有较为深刻的理解。题，进行UDF设计时如果将不同构件之间相对定位(2)三维设计过程可以即时观察到模型，直观关系等也考虑在内，为保证UDF的稳定性，会加大的展示结构的空间关系，但这并不意味着可以替UDF设计时对结构抽象的难度。代设计人员对建筑物空间关系的理解，只有设计另外，不同的项目基于不同的地质条件以及人员对建筑物本身的空间关系理解得较为深入，功能需求等外部条件，对建筑物的结构形式会有才能在设计过程中及时发现设计中存在的问题并不同的解决方案，有的建筑结构形式较为稳定，有做出相应的修正，实现真正的三维辅助设计的目的则经常视条件裱画，则可以对建筑物按功能进的。行抽象归纳为很多具有特定功能的构件，比如，调CATIA的用户特征(UDF)是对已经完成的设压室水工结构从功能上可以细分为室下流道，边计进行设计封装，可以将建模过程隐藏，对调用某一墙、穹顶、闸门闸墩、交通洞，其中室下流道就可以UDF的使用者而言，从需要具备CATIA软件的建有城门洞型、圆形、矩形等多种结构形式，甚至会模操作技能转变为对UDF的各种输入元素和参数存在不需要闸门因而不需要闸墩的调压室结构，收稿日期：2014—01—14作者简介：张君(1980一)，男，重庆人，工程师，从事水工结构设计工作。31 适应性好的前提下，对使用者的CATIA操作技能要B参考求很低。另外，细部结构全部封装，参数就比较多，初始应准备的元素已完成的岸塔式进水口UDF内包含归集为总定位参数、总尺寸、拦污栅、横撑、横撑上方胸墙、纵撑、快Ili{D-·调压室控制点速门槽等7组共计64个参数，结构之间的相对关系I／川雨7k流方向线以参数的形式展示，在结构形式确定的情况下，甚至可以不需要使用者在CATIA里面进行操作，仅通过Il{t-／竖直线修改关联设计表的excel文件，就可以修改结构。l‘／直线85但是，如果结构形式发生变化，则模板仅能部分甚至完全不能使用，因此，采用整体封装需要针对每种结骨架元素构形式建立对应的模板，形成完整的的UDF库。国主体调压室模版在使用时准备类似进水口模板的输l●流道模版人元素，根据输入元素，骨架模板生成各子模板需要的元素，各子模板在骨架模板的基础上定位，生成结I●调压井边墙衬砌及底板模板构。当某个功能部位的形式有调整时，可以删除此I●调膣闸墩(或二期混凝土)模板子模板，用需要的其他模板代替，适应调压室结构形式在设计过程中调整的需要。采用按功能构件封装I●调腱闸墩(或二期混凝土)模板．26的方式，仅仅需要构建不同形式的功能模板，由使用I穹顶模板者按需要组装形成不同的结构，使用者需要进行相对较多的CATIA操作。秘二期混凝土1．．_调压室闸墩(或二期混凝土)模板．275结论网5调富IIDF糙犁树结构从推广三维建模的角度，采用UDF封装法的参4整体封装与按功能分解封装UDF数化设计可以降低对CATIA的操作技能要求，一定程度上能降低CATIA三维设计门槛。其中整体式的使用体验对比封装适合结构形式较为稳定的建筑，而按功能分解进水口UDF生成后包含的主要细部结构有拦为功能构件的封装方式适合结构形式较多变化的建污栅墩(拦污栅个数可以通过参数调整，模型自动筑，两者对结构的抽象程度不同，对UDF的设计者变更)、两道拦污栅槽、一个主流道、纵撑、横撑、主和使用者的要求也有一定的差异。采用UDF封装流道、1道检修门槽、1道快速门槽。实际的CATIA设计时，应针对对结构进行不同层次的抽象，以适应操作为：准备4个定位元素(见图2)，分别为两个不同的设计阶段以及使用者情况，实现模板的针对点，一条线，一个面，之后的大部分工作则是通过参化设计。数调整来实现结构，大部分工作在结构设计、在模板(上接第21页)右岸上部高程Ⅳ、Ⅲ，类花岗岩以及两岸岩脉的基础参考文献：处理措施，对改善基础刚度和两岸基础的对称性效果明显，同时也在一定程度上改善了坝体受力形态。[1]朱伯芳．《有限单元法原理与应用》(第二版)[M]．中国水利(5)三维有限元分析计算，是作为拱梁分载法水电出版社，1998(10)．[2]龚玉锋．丁旭柳双曲拱坝坝体结构有限元分析[J]．中国农村计算的校核和补充。根据对基本荷载组合I的计水利水电，2006(10)．算，除边界应力因应力集中影响难于评价外，坝面大[3]王均星，张优秀，邹鹏飞．猫儿岩拱坝结构计算分析[J]．中国部分处于受压状态，仅在建基面附近的局部部位出农村水利水电，2003(10)现拉应力，应力和位移分布规律与拱梁分载法计算[4]孙松林，朱瑞晨．白鹤滩拱坝三维有限无分析[J]．水电能源科结果基本一致。学，2005(12)．33'