三維設計水利水電工程設計論文

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1.三維設計軟件的科學選擇

在水利水電工程設計中，需要進行應用的三維設計軟件是一種集成化的系統(tǒng)。對于三維設計軟件的科學評測，應從這么幾個方面分析：第一，系統(tǒng)綜合性功能：主要是指設備驅動、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聯(lián)功能：主要是指運用三維模型的建立進一步生成相應的二維圖形。

2.水利水電工程中三維設計方法的應用

2.1CATIA的應用

2.1.1CATIA的應用功能CATIA三維設計平臺所包含的主要內(nèi)容為曲面設計、內(nèi)部結構設計、施工工程設計、知識工程四大工程包。第一，曲面設計包。此工程包在水利工程設計中的應用主要為：對工程設計所涉及到的不同地形、地質的建模問題進行科學妥善的解決。主要包括的內(nèi)容為對復雜型曲面、曲面變形、逆向工程等進行設計。同時在應用中還可對地面建模相關數(shù)據(jù)信息進行較為完整的導入及處理，從而預測生成地質建模數(shù)據(jù)。通過相關的地質模型進行數(shù)據(jù)的科學計算，確保整個工程設計中地質、水工、施工等多方面的信息數(shù)據(jù)得以結合，其應用價值極佳。第二，內(nèi)部結構設計包。此工程包在工程設計中的應用主要針對問題為壩工部件的合理設計，能夠完成較為復雜的曲面設計工作。同時還可實現(xiàn)參數(shù)及模板化設計，為壩體的建模創(chuàng)設一個較為直觀且高效的環(huán)境。對于設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計速率及整體質量。第三，施工工程包。此工程包在應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、地質設計的布爾運算功能，對水利工程的建筑物進行全面設計，并對其相互之間存在的影響關系充分考量。第四，知識工程包。此工程包的主要應用價值為對模板化的設計問題進行全面科學的解決，而且能夠應用重用特征設計功能。在CATIA中加入部分設計經(jīng)驗及規(guī)則制度，為后續(xù)設計提供幫助。從而進一步將工程設計的盲目抓瞎化成功轉化為規(guī)范科學化。與此同時，還可將整個工程設計的速度進一步提升。

2.1.2CATIA的水利工程設計（1）零部件設計。水工的零部件設計主要是指對工程內(nèi)部的各部分進行實體型的造型設計，主要分為三步。第一步，對工程模板進行初稿繪制，在對工程設計要求充分全面分析的基礎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系進一步明確其相應的特征，完成模型制作。第三，依照水工設計要求對模塊自身的輔助特征進行科學合理的加工操作，進而完成相應的造型工作。（2）裝配設計。裝配設計同樣也是分為三大步。第一，將工程設計中所需運用的零件進行模塊導入。在整個導入過程中，可以運用相關的對稱工具完成對零件的復制工作，以此加強零件模型的導入速度。第二，在對裝配關系充分掌握明確的基礎上對工程設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，則應及時對其進行科學調整，對工程設計細節(jié)進行補缺完善。

2.2ANSYS為基礎的三維有限元應用

在水工設計中應用ANSYS具有極為重要的意義，其應用價值極為優(yōu)良。而且ANSYS得應用發(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計整體效率及質量，幫助工程企業(yè)獲取到最大化的合理經(jīng)濟收入，其應用發(fā)展?jié)摿O大。此設計方式的應用步驟為：將小特征層上存在的面、線關鍵點一一去除，之后再尋找出具有此特性的相關邊界線，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]。完成模型導入操作后，其所顯示出的圖形影響較為模糊，在相關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計模型。在ANSYS中導入零件設計模型，對其進行合理的調整修改及網(wǎng)格剖分，便完成了大致的三維建模設計。

2.3三維設計方法在水工設計中的應用

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化的花崗巖、沉積角礫巖，具有較為良好的完整性。相關設計人員對此工程運用CATIA三維技術進行了零件及裝配設計。與此同時還運用其內(nèi)部所具備的模塊幫助設計人員進行了載荷的添加及約束操作。如此一來，便能夠幫助設計人員進行有限元初步分析，對整個工程設計進行了驗證。另外，工程設計人員運用三維設計技術ANSYS進行了設計模型的數(shù)據(jù)調整修正。最終獲取到了極為科學合理的水利工程設計建模，為其實際設計提供了參考幫助。

3.結語

在水利水電工程設計中，為了獲取到較為優(yōu)良的設計成效，相關設計人員頭腦中出現(xiàn)的多為三維建模。大量的實踐經(jīng)驗證明，運用三維設計方式能夠幫助理順水工設計人員的設計思路，將設計形象較為充分細致的展現(xiàn)于設計圖之上，在提升整體設計效率的同時，將具體的設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。在實際水工設計中進行三維技術的應用，能夠科學提升整個工程的施工質量，盡可能地將資金投入合理化的降到最低，對設計成果充分利用。不難預見的是，三維設計方式在其今后的發(fā)展中會更為廣泛的應用于水利水電工程設計，為整個社會的建設發(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計研究院有限公司