CATIA软件在水电工程三维协同设计中的应用.pdf

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网友tiros009近日为您收集整理了关于CATIA软件在水电工程三维协同设计中的应用的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：第 40卷第 4期 2 0 0 9 年 2月人 民 长 江 Yangtze River Vo1.40.No.4 Feb.。 2009 文章编号:1001—4179(2009)04—0068—03 CATIA软件在水电工程三维协同设计中的应用王进丰 李小帅 傅尤杰(长江水利委员会设计院,湖北武汉 430010) 摘要:随着信息化的逐步深入,水利水电工程设计领域越来越需要大规模的分工与合作,需要跨专业、跨地域的基于网络化和信息共享的三维协同设计。提出了水利水电工程三维协同设计应关注的 5类技术问题,结合 CATIA软件,对三维设计、骨架、统一的三维模型、设计参数的管理和设计评审流程管理进行了研究。应用 CATIA软件和协同管理模块 VPM 能基本上满足水利水电工程三维协同设计的要求,功能上可以完成地质、水 X-建筑物、施工和机电专业的三维设计,其骨架设计思想、设计关联性和知识模板特别适用于工程预可研、可研、初设计阶段三维设计和方案的变更。关键词:三维协同设计;骨架;CATIA软件;应用;水利水电工程中图分类号:TP39 文献标识码:A 1 概述水利水电工程投资规模大,设计和建造周期长,影响深远; 参与设计的专业众多,工程设计管理复杂。尽管水利水电行业 CAD软件已经得到广泛应用,但还是“单兵作战”,由于专业间设计系统的不同,设计人员之间经常出现不协调,一个环节出现变更,反馈时间长,影响了工程的设计进程。随着信息化的逐步深入,水利水电工程设计领域越来越需要大规模的分工与合作, 需要跨专业、跨地域的基于网络化和信息共享的三维协同设计。三维设计比二维设计有许多优势,三维表达直观(所见即所得),能发现和有效解决设计间的错、漏、碰等问题;一个数据源,为工程协同并行设计提供条件;可有效集成设计知识,包括规则性知识和过程性知识,促进知识重用,减轻设计工作量;模型关联,有效保证数据自动更新和一致。三维设计的这些优点更适用于水利水电工程多专业间的协同,适用于水利水电工程方案的设计。 2 水电工程三维协同设计相关技术协同没计主要是指企业内不同设计部门、不同设计专业或者同一项目的不同设计企业之间进行协调和配合。水利水电工程设计参 专业众多,有测量、地质、枢纽布置、坝工、通航建筑、电站厂房、金属结构、施工导流、施工布置、水轮机和电气等专业,目前使用的主流设计平台都不具备协同设计功能。协同设计是一个系统丁程,除了单独的设计功能外,还有相应管理功能,要实现水利水电工程专业间和专业内高效的三维协同设计, 需要从三维设计功能和信息共享管理上关注以下问题的解决。 2.1 地质、水工和施工等专业三维设计和数据关联当前大多数专业的 CAD系统是基于二维的,即使有专业采用三维设计,但专业间是以二维图形及说明文档形式传递设计成果,因下游专业应用该成果时必须对上游专业成果进行重新理解和构造,这样无法保证设计依据的即时性和有效性,设计变更时修改工作量大。三维模型容易理解,无多义性,各专业三维模型可以关联,设计变更快。在三维设计方面,目前业内有一种做法是采用地质软件 GOCAD做三维地质模型,用 CATIA等软件做水工建筑设计,再将 GOCAD做三维地质模型手工导入,在 CATIA中将三维地质模型和水工建筑物进行总装。虽然用这种方式可以完成水利水电工程三维设计,但这种采用异构三维软件来完成的三维设计不能保证设计关联性,例如由于新的钻孔数据而更新了三维地质模型,下游水工专业设计所依据的地质模型是不能自动及时更新的。水利水电工程各专业三维协同设计应该采用同构的三维设计软件,完成地质、水工建筑物设计、施工设计、机电设备布置等。 2.2 总体骨架与局部骨架机械行业标准件设计组装,是采用自下而上的设计方法,是在设计初期将各个模型建立,在设计后期将各模型按照模型的相对位置关系组装起来。水利水电工程设计与之不同,采用自上而下的设计方法,先进行枢纽总体布置,再进行水工建筑物细部设计。收稿日期:2009—01—12 基金项目:水利部 948科研项目“基于虚拟环境下的水利工程三维勘测设计集成技术”作者简介:王进丰,男,长江水利委员会设计院工程数字仿真中心,高级工程师。 TL $e BF 第 4期 王进丰等:CATIA软件在水电工程三维协同设计中的应用 69 总体布置需要定义整个工程的关键定位、布置基准、各水工建筑物相对位置关系和重要尺寸,这与三维设计软件骨架设计思想相同,在工程总体设计初期就从工程装配的最高层面上考虑工程的设计结构, 考虑和表达整体装配及各个子装配的相对位置关系,自上向下游传递设计数据表达, 有目的规范地进行各专业设计。有了工程总体骨架,在总体骨架的驱动和关联下产生专业子骨架,子骨架可以继续向下派生传递,直至关联到具体的零件。骨架是设计思想传递的载体,上级骨架通盘考虑下级骨架及零件参数传递关系及驱动关系, 前期的这些信息是后期详细设计的基础, 所以设计后期发现的缺陷及违反设计规范的问题,可以通过更改相应的驱动骨架,后续的零件通过更新自动更改到正确的设计。 2.3 统一的三维设计模型与参考测壁擞懈2￣J f 蠹或等高线) ≯:醢积不规则边界覆盖焦霞鬻嚣蘩嚣蔓罄鬻_ l 》…一 切割 区域地质分布 地形(mesh)和三维地质模型目前设计内容的一些变更无法得到及时共享,导致与之相关的设计得不到最新的设计参考而产生错误。这对于高度协同化的设计工作而言,这种错误的结果不堪设想。数据从最初建立开始一直到整个工程设计周期,都需要实现数据共享,设计者之间可以相互参阅,即时发现设计中的毛病,这样对提高产品设计质量、缩短设计周期有很大好处。水利水电工程三维协同设计需要统一的数字化电站数据源,通过统一管理设计模型和设计参考,保证各专业在最新版本的三维模型上工作,任何专业的修改对其他专业的影响能即时体现,同时方便定义角色、分配权限,防止越权修改和误操作等。 2.4 设计结构、参数、关联信息和知识的管理在传统的二维设计中,零件的表达和它的有关设计参数无法完全放在一起,当然也没有直接的关系,这些技术资料的保存和更新都十分麻烦。三维参数模型含大量结构、参数、关联和知识信息,将数据库技术和三维设计技术结合,深入到三维模型内部,便捷地提取这些信息,准确迅速地进行查询、统计和管理等。 2.5 设计评审流程管理和交流三维设计评审流程:三维设计一三维校核一三维评审一三维发布。协同平台需要对设计流程进行定义和管理,对设计模型的意见和建议能在模型上进行批注,保证协同设计人员通过网络对三维模型进行实时浏览、批注,提供交流功能,对设计进行即时交流和通信,在网络上开会进行评审。 3 CATIA软件在三维协同设计中的应用 CATIA软件是法国 Dassauh系统公司的产品,能将地质、枢纽、施工、机电整合一起进行水利水电工程三维设计,其协同模块 VPM管理设计模型、结构、骨架、参数、关联信息,定义角色, 提供设计校核、评审功能,方便设计人员即时交流。 3.1 应用 CATIA软件进行水利水电工程三维设计地质专业根据测量点云和等高线数据建立坝区三维地形

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