鋼閘門(mén)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(kāi)發(fā)的鋼閘門(mén)CAD軟件由于開(kāi)發(fā)周期較短，造成架構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)，造成人力和物力的浪費(fèi)，雖然已開(kāi)發(fā)了有關(guān)鋼閘門(mén)的設(shè)計(jì)軟件，但缺乏最新的軟件應(yīng)用環(huán)境平臺(tái)和開(kāi)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(mén)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，基于平面鋼閘門(mén)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(kù)，以網(wǎng)軸線作為驅(qū)動(dòng)骨架，實(shí)現(xiàn)所有構(gòu)件的整體聯(lián)動(dòng)．該系統(tǒng)在鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)、分析、制作、出圖等各個(gè)階段使用同一完整模型、同一數(shù)據(jù)庫(kù)、同一標(biāo)準(zhǔn)的接口，實(shí)現(xiàn)平面鋼閘門(mén)的智能設(shè)計(jì)。

1 平板鋼閘門(mén)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1 Inventor平臺(tái)

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(kāi)發(fā)接口，幾乎可以涉及到該軟件系統(tǒng)的各個(gè)方面，以Automation作為二次開(kāi)發(fā)的接口，不僅支持傳統(tǒng)的VBA開(kāi)發(fā)，而且支持流行的編程語(yǔ)言諸如Visual Basic，Visual C++，Visual C#，Delphi，Perl，Java等，使得整個(gè)軟件系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)富有生命力。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

在總結(jié)平板鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用多年來(lái)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(tái)的平面鋼閘門(mén)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(dòng)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(chǔ)各類圖形數(shù)據(jù)模板，具備智能化、知識(shí)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(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范，能夠自動(dòng)讀取三維模型中包含的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并能自動(dòng)生成計(jì)算報(bào)告書(shū)。

3)建模模塊的截面庫(kù)包含了平面鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)所使用的所有構(gòu)件，包括20多個(gè)大類、150多個(gè)子類和400多個(gè)實(shí)例模型；還囊括了各級(jí)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(dòng)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(dòng)完成圖紙布局、尺寸標(biāo)注、符號(hào)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(guò)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(cè)、測(cè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)構(gòu)件改變。

3)構(gòu)件之間設(shè)置“接觸鏈”，存于數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，當(dāng)構(gòu)件位置變動(dòng)時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)構(gòu)件的變換，然后自動(dòng)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(gè)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(dòng)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(duì)位置的偏移來(lái)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(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)變化。

3 應(yīng)用

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

1)獲取閘門(mén)門(mén)槽的長(zhǎng)、寬、高、支撐跨度、封水寬度等信息，利用軸線搭建鋼閘門(mén)的框架模型，并規(guī)劃門(mén)葉、門(mén)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(duì)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(duì)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(dòng)三維模型的聯(lián)動(dòng)變化，表示擁有上述特點(diǎn)的門(mén)葉和門(mén)槽模型。

4 結(jié)語(yǔ)

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