三維設(shè)計(jì)方法在水利水電工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

彭琪+付新巍

摘要：在水利水電工程中，施工工作主要是根據(jù)工程勘測(cè)來(lái)開(kāi)展的，且勘測(cè)的質(zhì)量也直接影響到了工程的質(zhì)量。雖然在國(guó)外已經(jīng)普遍運(yùn)用了三維協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)等，但是從我國(guó)現(xiàn)階段的水利水電工程設(shè)計(jì)中來(lái)說(shuō)，卻依然存在著許多的問(wèn)題。基于此本文針對(duì)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的三維設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并提出幾點(diǎn)個(gè)人看法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)；方法研究；水利水電工程；設(shè)計(jì)研究；運(yùn)用

前言：水利水電工程中，工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有著極為重要的地位，且方案設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接關(guān)系到了整個(gè)工程的水平與質(zhì)量等。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)市場(chǎng)化進(jìn)程也在逐漸發(fā)展，因此對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量以及效率等方面的要求也在不斷提高。但是受到我國(guó)技術(shù)等因素的影響，使得水利水電工程行業(yè)發(fā)展相對(duì)較慢。

一、 引進(jìn)三維設(shè)計(jì)的重要性

（一） 先進(jìn)性

第一，對(duì)于三維設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)成為了現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。三維設(shè)計(jì)技術(shù)可以從現(xiàn)階段工程中的實(shí)際情況入手，采取直觀與完善的方法向人們展示出工程設(shè)計(jì)中的離你那，同時(shí)也不需要設(shè)計(jì)人員借助二維與三維形態(tài)之間進(jìn)行不斷思考從而借助彌補(bǔ)等手段來(lái)解決細(xì)節(jié)上的缺陷問(wèn)題。可以說(shuō)借助現(xiàn)代三維技術(shù)可以向人們展示出設(shè)計(jì)成果的材質(zhì)以及色彩等方面。設(shè)計(jì)人員也可以借助三維技術(shù)在計(jì)算機(jī)中準(zhǔn)確的展示出三維實(shí)體造型，從而生成相應(yīng)的二維工程圖，向人們準(zhǔn)確表現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的總結(jié)設(shè)計(jì)意圖。在所生成的二維工程圖下，也可以在后期施工中期待支持的作用，在施工中也可以借助工程結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的反饋，調(diào)整好相應(yīng)的模型。

第二，借助三維設(shè)計(jì)技術(shù)也可以在一定程度上提高設(shè)計(jì)單位中的設(shè)計(jì)水平，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)力等方面產(chǎn)生出直接的影響。眾所周知水利水電工程設(shè)計(jì)是難以通過(guò)一個(gè)人的力量來(lái)完成的，而是需要借助專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)通過(guò)不斷的研究與合作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，在開(kāi)展工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就要及時(shí)對(duì)相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)共享，同時(shí)還要集合好相關(guān)的設(shè)計(jì)成果，以此來(lái)為下一階段工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。借助三維協(xié)同設(shè)計(jì)也可以加強(qiáng)與計(jì)算機(jī)通信設(shè)施等方面的運(yùn)用，簡(jiǎn)化相關(guān)工作過(guò)程，縮短相應(yīng)的時(shí)間，避免信息的重復(fù)輸入與錯(cuò)誤等問(wèn)題的出現(xiàn)，在信息傳遞的過(guò)程中確保信息的完整性與準(zhǔn)確性[1]。

第三，借助三維設(shè)計(jì)可以有效提高水利水電工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量與效果?？梢哉f(shuō)三維設(shè)計(jì)就可以形象的將工程張繼紅各項(xiàng)參數(shù)借助實(shí)際的模型來(lái)進(jìn)行表達(dá)，同時(shí)也可以針對(duì)相同的施工對(duì)象中所存在的二維設(shè)計(jì)圖紙來(lái)實(shí)現(xiàn)三維成像技術(shù)，從而完整的表現(xiàn)出來(lái)，這樣也就確保了整體設(shè)計(jì)上的準(zhǔn)確性，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖紙分散以及繪制困難等設(shè)計(jì)漏洞等方面問(wèn)題的出現(xiàn)，保證了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。其次，在三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)制作的影響下，還可以借助三維模型來(lái)實(shí)現(xiàn)工程建模的目標(biāo)，同時(shí)也可以對(duì)工程方案進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證過(guò)程上的靈活性，減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的出現(xiàn)，避免由于設(shè)計(jì)失誤而造成返工等問(wèn)題的出現(xiàn)，不僅提高了設(shè)計(jì)周期，同時(shí)也增強(qiáng)了工程的設(shè)計(jì)效果，保證了水利水電工程的質(zhì)量。

（二）必要性

借助三維技術(shù)可以將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)，從而也就可以滿足現(xiàn)代人的思維方式與設(shè)計(jì)習(xí)慣。同時(shí)依靠其中的著色以及渲染等功能也可以向人們完整的展示出設(shè)計(jì)方案中的三維效果，帶給人們更為直觀的感受，幫助決策人對(duì)設(shè)計(jì)決策以及工程周期等方面實(shí)現(xiàn)全面的掌握。所以說(shuō)在三維設(shè)計(jì)下，可以為設(shè)計(jì)與制造等環(huán)節(jié)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也可以將整個(gè)設(shè)計(jì)推向全新的發(fā)展高度[2]。

二、 CATIA軟件的功能

對(duì)于CATIA軟件來(lái)說(shuō)，其中包含了許多的功能插件，從而也就可以滿足設(shè)計(jì)、三維建模到動(dòng)態(tài)模擬仿真等工程設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)上的需求。第一，設(shè)計(jì)相對(duì)較為全面。在工程設(shè)計(jì)中可以對(duì)所有需要修改的環(huán)節(jié)進(jìn)行修改，從而直觀的在設(shè)計(jì)圖中進(jìn)行展示。第二，在操作上比較便捷，有效進(jìn)行操作，可以有效提高工程設(shè)計(jì)中的效果。第三，在裝配功能上也比較完善。在初期設(shè)計(jì)到最終的竣工交接等環(huán)節(jié)上也可以最大限度的保持設(shè)計(jì)意圖。第四，全面完善與管理，從而實(shí)現(xiàn)并行工程的目標(biāo)。除了被運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中意外，CATIA軟件也被運(yùn)用到了一些高端技術(shù)領(lǐng)域中，借助其成熟的技術(shù)可以提高水利水電工程設(shè)計(jì)的效果[3]。

三、 水利水電工程中運(yùn)用三維設(shè)計(jì)建模的流程

（一） 做好工程零部件的設(shè)計(jì)工作

對(duì)于零部件的設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，就是在工程中針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)工作。且在這一環(huán)節(jié)中就要求設(shè)計(jì)工作要先對(duì)各個(gè)部分中的特征進(jìn)行整理，然后對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)上的穿件順序等方面進(jìn)行排列。第一，繪制出相應(yīng)的模塊底稿。結(jié)合工程中的實(shí)際要求來(lái)繪制出二維草圖。第二，借助CATIA軟件中的設(shè)計(jì)來(lái)明確模塊造型與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并結(jié)合零件的外形拓?fù)潢P(guān)系等來(lái)確定出其他特征，從而實(shí)現(xiàn)模型的制作。第三，要從工程中的實(shí)際需求上入手，結(jié)合各個(gè)模塊中的輔助特征來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的加工，以此來(lái)完善好模塊的造型。

（二） 做好工程裝配設(shè)計(jì)工作

在開(kāi)展工程模型裝配的過(guò)程中，為了更好的對(duì)工程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效的管理，就要運(yùn)用好層次模型，結(jié)合整體工程中的子裝配體到上層裝配體的順序，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)逐層裝配的目標(biāo)?？梢哉f(shuō)，在這種方法下不僅可以減少各個(gè)層次上的裝配元素?cái)?shù)量，同時(shí)也可以降低工程分析中的復(fù)雜程度，從而在修改的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)方便快捷的目標(biāo)。但是受到工程模型位置關(guān)系有著一定約束力的影響，因此，在零部件的裝配過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員就要從工程中的實(shí)際需求上入手，對(duì)模型采取準(zhǔn)確的約束。第一，要先將所運(yùn)用到的零部件導(dǎo)入到裝配模塊中，而這一環(huán)節(jié)也可以運(yùn)用對(duì)稱相關(guān)的工具來(lái)進(jìn)行復(fù)制，從而實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)入的目標(biāo)。第二，要按照裝配關(guān)系來(lái)對(duì)零部件采取不同的約束，其中也就包含了零件上的角度以及間距等方面。且在這一過(guò)程中還要對(duì)零件的位置等方面進(jìn)行反復(fù)校對(duì)，從而保證約束上的準(zhǔn)確性。第三，在裝配空間中就要及時(shí)對(duì)零件的組裝缺陷問(wèn)題等進(jìn)行檢查，明確在裝配過(guò)程中是否存在矛盾點(diǎn)，以此來(lái)采取有效的措施，實(shí)現(xiàn)不斷調(diào)整與完善，保證細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確[4]。

四、有限元分析

對(duì)于三維參數(shù)化軟件來(lái)說(shuō)，其中包含了CAD/CAE與CAM三種圖像設(shè)計(jì)軟件，所以也為設(shè)計(jì)師提供了AnalysisSimulation這種比較強(qiáng)大的工程分析模塊。在設(shè)計(jì)階段中借助這一模塊，即便是設(shè)計(jì)人員的專業(yè)性不足，也可以在最短的時(shí)間里對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行初步有限元分析，從而得到相關(guān)驗(yàn)證報(bào)告。另外其不僅可以對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行分析，同時(shí)也可以對(duì)有限元以及擴(kuò)展模塊等進(jìn)行分析，從而保證了分析的效果。設(shè)計(jì)人員也要做好自動(dòng)網(wǎng)格劃分工作或是采取手工劃分來(lái)開(kāi)展相關(guān)工作。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述可以看出，借助三維設(shè)計(jì)方法，不僅可以解決好水利水電工程設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)性問(wèn)題，同時(shí)也可以為水利水電工程的三維設(shè)計(jì)提供發(fā)展的發(fā)那個(gè)想。因此，要做好運(yùn)用工作，降低工程成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李娟. 水利水電工程三維設(shè)計(jì)方法引進(jìn)與研究[J]. 工程技術(shù)：文摘版：2011，（09）：124-125.

[2]龔剛. 鄧榮歡. 張憲林. 三維設(shè)計(jì)方法在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J]. 珠江水運(yùn)， 2014，（23）：62-63.

[3]張力. 三維設(shè)計(jì)方法在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2014，（27）：34-35.

[4]朱建生. 淺談三維設(shè)計(jì)方法在水利水電工程中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)水運(yùn)月刊， 2015， （06）：196-197.endprint