鋼閘門是典型的水工金屬結(jié)構(gòu)，是直接影響水利工程安危與經(jīng)濟(jì)效益的重要部件之一，目前已開發(fā)的鋼閘門CAD軟件由于開發(fā)周期較短，造成架構(gòu)簡單，功能單一，系統(tǒng)性差；圖形利用率低，計(jì)算模型、設(shè)計(jì)模型、制作模型三者分離，一旦設(shè)計(jì)更改，彼此很難聯(lián)動，造成人力和物力的浪費(fèi)，雖然已開發(fā)了有關(guān)鋼閘門的設(shè)計(jì)軟件，但缺乏最新的軟件應(yīng)用環(huán)境平臺和開發(fā)工具，在架構(gòu)和功能上實(shí)現(xiàn)智能化意圖不明顯，不符合實(shí)際工程的需要。

為此，筆者提出的平面鋼閘門智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，基于平面鋼閘門主要結(jié)構(gòu)的分類，使用基本構(gòu)件的形狀信息、屬性參數(shù)和約束參數(shù)等構(gòu)筑構(gòu)件的信息模型，建立構(gòu)件關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)庫，以網(wǎng)軸線作為驅(qū)動骨架，實(shí)現(xiàn)所有構(gòu)件的整體聯(lián)動．該系統(tǒng)在鋼閘門設(shè)計(jì)、分析、制作、出圖等各個階段使用同一完整模型、同一數(shù)據(jù)庫、同一標(biāo)準(zhǔn)的接口，實(shí)現(xiàn)平面鋼閘門的智能設(shè)計(jì)。

1 平板鋼閘門智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1 Inventor平臺

Inventor是Autodesk公司推出的一款三維CAD設(shè)計(jì)軟件，其基于參數(shù)化的強(qiáng)大三維造型功能可以和流行的軟件諸如CATIA，NX，PRO/E相比擬。除此之外，Inventor的工程圖還可以DWG文件作為模板制作工程圖，較之其他同類軟件更充分地展現(xiàn)了工程圖的超強(qiáng)能力。

Inventor軟件提供了友好的面向?qū)ο笮偷腁PI二次開發(fā)接口，幾乎可以涉及到該軟件系統(tǒng)的各個方面，以Automation作為二次開發(fā)的接口，不僅支持傳統(tǒng)的VBA開發(fā)，而且支持流行的編程語言諸如Visual Basic，Visual C++，Visual C#，Delphi，Perl，Java等，使得整個軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)富有生命力。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

在總結(jié)平板鋼閘門結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用多年來總結(jié)的一系列關(guān)于三維設(shè)計(jì)的理論和方法，提出了基于Inventor平臺的平面鋼閘門智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其系統(tǒng)流程如圖1所示。

該系統(tǒng)包括文件管理、計(jì)算、建模、自動出圖、有限元分析、工具等六大模塊。

1)文件管理模塊能夠智能存儲各類圖形數(shù)據(jù)模板，具備智能化、知識積累的能力；同時(shí)其共享數(shù)據(jù)系統(tǒng)保證了各模塊的數(shù)據(jù)共享和模型公用。

2)計(jì)算模塊包含了現(xiàn)行的鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范，能夠自動讀取三維模型中包含的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并能自動生成計(jì)算報(bào)告書。

3)建模模塊的截面庫包含了平面鋼閘門設(shè)計(jì)所使用的所有構(gòu)件，包括20多個大類、150多個子類和400多個實(shí)例模型；還囊括了各級別的模板，用戶使用這些模塊可以更加高效、快速地建模。

4)自動出圖模塊可以結(jié)合三維建模模塊的信息模型，根據(jù)用戶的定制要求，自動完成圖紙布局、尺寸標(biāo)注、符號表示和材料表生成等。

5)有限元分析模塊提供了和有限元計(jì)算程序ANSYS的接口，并能直接進(jìn)行有限元計(jì)算。

6)工具模塊提供了計(jì)算、建模、出圖過程的所有工具，包括軸線系統(tǒng)、點(diǎn)系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、干涉檢測、測量等。

2 智能關(guān)聯(lián)技術(shù)

構(gòu)件關(guān)聯(lián)是實(shí)現(xiàn)整體聯(lián)動的基礎(chǔ)，其基本思路體現(xiàn)在如下3點(diǎn)。

1)布設(shè)整體軸線，用以驅(qū)動總體尺寸變化。

2)構(gòu)件具備截面、起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)等關(guān)鍵特征；構(gòu)件的起點(diǎn)、終點(diǎn)和軸線進(jìn)行綁定；軸線改變驅(qū)動構(gòu)件改變。

3)構(gòu)件之間設(shè)置“接觸鏈”，存于數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，當(dāng)構(gòu)件位置變動時(shí)，自動檢測相關(guān)構(gòu)件的變換，然后自動調(diào)整參數(shù)改變位置和形狀。

2.1 軸線和構(gòu)件的關(guān)聯(lián)

軸線在X，Y，Z3個向分布，軸線與軸線相交位置設(shè)置工作點(diǎn)，軸線的變化驅(qū)動工作點(diǎn)位置的變化，軸線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義為：構(gòu)件起點(diǎn)和終點(diǎn)的數(shù)據(jù)模型定義為：例如，如果A&2&20表示的空間點(diǎn)為(0，70，0)，則A+100&2-50&20代表構(gòu)件的起點(diǎn)或終點(diǎn)位于(100，20，0)。

以軸線相對位置的偏移來表示構(gòu)件的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，則使構(gòu)件和軸線相互關(guān)聯(lián)，軸線的變化則自動驅(qū)動構(gòu)件的變化。

2.2 構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)信息

構(gòu)件與構(gòu)件之間因?yàn)楹附踊蛘咚ń佣_立接觸關(guān)系，則這種接觸關(guān)系的集合就是構(gòu)件與構(gòu)件之間的“接觸鏈”。

3)調(diào)配接觸模型之間的接觸鏈，保證其能夠根據(jù)接觸關(guān)系聯(lián)動變化。

3 應(yīng)用

利用平板鋼閘門智能系統(tǒng)進(jìn)行建模，構(gòu)建鋼閘門三維信息模型的步驟如下。

1)獲取閘門門槽的長、寬、高、支撐跨度、封水寬度等信息，利用軸線搭建鋼閘門的框架模型，并規(guī)劃門葉、門槽、水封、支撐件等的裝配位置。

2)從模型中調(diào)出各種結(jié)構(gòu)的信息模型，并按規(guī)劃的裝配位置依次按約束裝入，并確定構(gòu)件起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置以及和軸線的相對位置關(guān)系。

依據(jù)上述步驟建立的三維模型包含了和軸線的相對位置的信息，并且包含了模型之間的關(guān)聯(lián)信息，軸線數(shù)據(jù)的變化驅(qū)動三維模型的聯(lián)動變化，表示擁有上述特點(diǎn)的門葉和門槽模型。

4 結(jié)語

提出以網(wǎng)軸線作為平板閘門的驅(qū)動骨架，構(gòu)建了平板鋼閘門的構(gòu)件信息模型和關(guān)聯(lián)模式，并在Inventor平臺上成功實(shí)現(xiàn)了鋼閘門智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)整體的修改聯(lián)動，為其他相關(guān)系統(tǒng)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。