三維設(shè)計水利水電工程設(shè)計論文

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1.三維設(shè)計軟件的科學(xué)選擇

在水利水電工程設(shè)計中，需要進行應(yīng)用的三維設(shè)計軟件是一種集成化的系統(tǒng)。對于三維設(shè)計軟件的科學(xué)評測，應(yīng)從這么幾個方面分析：第一，系統(tǒng)綜合性功能：主要是指設(shè)備驅(qū)動、圖形顯示、圖形管理、繪畫等功能。第二，二維圖形功能：主要是指必要的繪圖、編輯、標準、輔助功能等。第三，三維造型、零件設(shè)計功能：主要是指線框、曲面、實體等多方面的造型功能。第四，裝配功能：主要是指基本規(guī)模、約束、干涉檢查等功能。第五，二維及三維模型的關(guān)聯(lián)功能：主要是指運用三維模型的建立進一步生成相應(yīng)的二維圖形。

2.水利水電工程中三維設(shè)計方法的應(yīng)用

2.1CATIA的應(yīng)用

2.1.1CATIA的應(yīng)用功能CATIA三維設(shè)計平臺所包含的主要內(nèi)容為曲面設(shè)計、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工程設(shè)計、知識工程四大工程包。第一，曲面設(shè)計包。此工程包在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用主要為：對工程設(shè)計所涉及到的不同地形、地質(zhì)的建模問題進行科學(xué)妥善的解決。主要包括的內(nèi)容為對復(fù)雜型曲面、曲面變形、逆向工程等進行設(shè)計。同時在應(yīng)用中還可對地面建模相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行較為完整的導(dǎo)入及處理，從而預(yù)測生成地質(zhì)建模數(shù)據(jù)。通過相關(guān)的地質(zhì)模型進行數(shù)據(jù)的科學(xué)計算，確保整個工程設(shè)計中地質(zhì)、水工、施工等多方面的信息數(shù)據(jù)得以結(jié)合，其應(yīng)用價值極佳。第二，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計包。此工程包在工程設(shè)計中的應(yīng)用主要針對問題為壩工部件的合理設(shè)計，能夠完成較為復(fù)雜的曲面設(shè)計工作。同時還可實現(xiàn)參數(shù)及模板化設(shè)計，為壩體的建模創(chuàng)設(shè)一個較為直觀且高效的環(huán)境。對于設(shè)計的整個過程及方法能夠進行捕捉及重用操作，進一步提升整個水利水電工程的設(shè)計速率及整體質(zhì)量。第三，施工工程包。此工程包在應(yīng)用中主要針對的問題為工程施工中存在的整體布置問題，能夠提供曲面、地質(zhì)設(shè)計的布爾運算功能，對水利工程的建筑物進行全面設(shè)計，并對其相互之間存在的影響關(guān)系充分考量。第四，知識工程包。此工程包的主要應(yīng)用價值為對模板化的設(shè)計問題進行全面科學(xué)的解決，而且能夠應(yīng)用重用特征設(shè)計功能。在CATIA中加入部分設(shè)計經(jīng)驗及規(guī)則制度，為后續(xù)設(shè)計提供幫助。從而進一步將工程設(shè)計的盲目抓瞎化成功轉(zhuǎn)化為規(guī)范科學(xué)化。與此同時，還可將整個工程設(shè)計的速度進一步提升。

2.1.2CATIA的水利工程設(shè)計（1）零部件設(shè)計。水工的零部件設(shè)計主要是指對工程內(nèi)部的各部分進行實體型的造型設(shè)計，主要分為三步。第一步，對工程模板進行初稿繪制，在對工程設(shè)計要求充分全面分析的基礎(chǔ)上對各個部分模板進行二維圖的繪制。第二，運用軟件中已具備的零件設(shè)計模塊對各個工廠模塊進行造型。與此同時依照零件外形之間存在的拓撲關(guān)系進一步明確其相應(yīng)的特征，完成模型制作。第三，依照水工設(shè)計要求對模塊自身的輔助特征進行科學(xué)合理的加工操作，進而完成相應(yīng)的造型工作。（2）裝配設(shè)計。裝配設(shè)計同樣也是分為三大步。第一，將工程設(shè)計中所需運用的零件進行模塊導(dǎo)入。在整個導(dǎo)入過程中，可以運用相關(guān)的對稱工具完成對零件的復(fù)制工作，以此加強零件模型的導(dǎo)入速度。第二，在對裝配關(guān)系充分掌握明確的基礎(chǔ)上對工程設(shè)計中的零部件進行一定程度上的約束，如角度、間距、同軸等。此工作進行中需對各零部件的具體位置認真校對檢查，以此確保其約束具有極強的準確性。第三，對零部件存在的組裝缺陷問題進行認真檢驗，確認零件裝配中是否存在不必要的沖突性問題。如發(fā)現(xiàn)沖突問題，則應(yīng)及時對其進行科學(xué)調(diào)整，對工程設(shè)計細節(jié)進行補缺完善。

2.2ANSYS為基礎(chǔ)的三維有限元應(yīng)用

在水工設(shè)計中應(yīng)用ANSYS具有極為重要的意義，其應(yīng)用價值極為優(yōu)良。而且ANSYS得應(yīng)用發(fā)展具有與時俱進性，能夠隨著時代科技的逐步發(fā)展而發(fā)生變化發(fā)展，進一步提升整個水工設(shè)計整體效率及質(zhì)量，幫助工程企業(yè)獲取到最大化的合理經(jīng)濟收入，其應(yīng)用發(fā)展?jié)摿O大。此設(shè)計方式的應(yīng)用步驟為：將小特征層上存在的面、線關(guān)鍵點一一去除，之后再尋找出具有此特性的相關(guān)邊界線，促使其成為一整條線，形成一個較大面積的曲面。運用相關(guān)工具自身所具備的打斷功能進行與曲面相連線的制作。運用制圖工具將所有的線進行結(jié)合，進而形成一個較小面積的曲面。此種類型的圖形制作能夠促使各個面之間都存在所需的公共線及點[3]。完成模型導(dǎo)入操作后，其所顯示出的圖形影響較為模糊，在相關(guān)制作工具中完成實體命令的輸入后，便可看到細致化的工程設(shè)計模型。在ANSYS中導(dǎo)入零件設(shè)計模型，對其進行合理的調(diào)整修改及網(wǎng)格剖分，便完成了大致的三維建模設(shè)計。

2.3三維設(shè)計方法在水工設(shè)計中的應(yīng)用

實例某個水電站其自身的進水口組成部分為進水引渠及塔。進水塔所采用的取水方式為雙層取水，長寬值分別為226m及31.48m。塔頂高度值為821.8m，建基面的高度值為735.2m。此水工所在地域的地基巖體主要為微風(fēng)化的花崗巖、沉積角礫巖，具有較為良好的完整性。相關(guān)設(shè)計人員對此工程運用CATIA三維技術(shù)進行了零件及裝配設(shè)計。與此同時還運用其內(nèi)部所具備的模塊幫助設(shè)計人員進行了載荷的添加及約束操作。如此一來，便能夠幫助設(shè)計人員進行有限元初步分析，對整個工程設(shè)計進行了驗證。另外，工程設(shè)計人員運用三維設(shè)計技術(shù)ANSYS進行了設(shè)計模型的數(shù)據(jù)調(diào)整修正。最終獲取到了極為科學(xué)合理的水利工程設(shè)計建模，為其實際設(shè)計提供了參考幫助。

3.結(jié)語

在水利水電工程設(shè)計中，為了獲取到較為優(yōu)良的設(shè)計成效，相關(guān)設(shè)計人員頭腦中出現(xiàn)的多為三維建模。大量的實踐經(jīng)驗證明，運用三維設(shè)計方式能夠幫助理順水工設(shè)計人員的設(shè)計思路，將設(shè)計形象較為充分細致的展現(xiàn)于設(shè)計圖之上，在提升整體設(shè)計效率的同時，將具體的設(shè)計形狀具體全面的展現(xiàn)出來，為工程數(shù)據(jù)的計算提供幫助。在實際水工設(shè)計中進行三維技術(shù)的應(yīng)用，能夠科學(xué)提升整個工程的施工質(zhì)量，盡可能地將資金投入合理化的降到最低，對設(shè)計成果充分利用。不難預(yù)見的是，三維設(shè)計方式在其今后的發(fā)展中會更為廣泛的應(yīng)用于水利水電工程設(shè)計，為整個社會的建設(shè)發(fā)展提供助力。

作者：龔剛 鄧榮歡 張憲林 單位：中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司