0 前言

    CATIA是法國達索公司(Dassault System)旗下一款三維設計軟件，目前正廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造等眾多的行業和領域。CATIA具有強大的實體建模和曲面建模的功能，較傳統的二維設計更加形象直觀地展示設計成果，方便對設計進行修改。由于CATIA功能強大，近些年來，已經開始在水電設計中得到了應用。

溢流堰是常見的泄水建筑物，溢流曲線是溢流堰重要的設計部分。以往使用CAD進行溢流曲線設計時，需先在Excel中根據溢流曲線方程生成若干個點的坐標，再根據點的坐標在CAD中生成堰面曲線。在設計過程中，堰面的型式，定型水頭、曲線方程等參數會經常調整，調整之后，需重新生成點的坐標，在CAD中生成曲線。傳統的設計方式會產生許多重復而繁瑣的工作，降低了工作效率，增加了設計人員的工作強度，使得設計人員的大部分時間都耗費在繁瑣的繪圖工作中。

    通過摸索，利用三維設計軟件CATIA中的相關模塊，建立了溢流堰的模板。通過模板的調用，可以實現圖1，2所示的2種堰面型式的選擇，并且只需修改相關參數，便可快速地改變堰面曲線的形式，大大簡化了設計過程。

圖1 開敞式堰面曲線（2圓弧曲線）圖

圖2 開敞式堰面曲線（3圓弧曲線）圖

1 溢流堰建立過程

    1.1 生成堰面曲線

    (1)建立1個豎直面和位于豎直面內的1條直線，直線的長度即為曲線的水平方向長度。

    (2)利用規則編輯器通過定義規則，輸入堰面曲線方程。

    (3)利用平行曲線命令，選擇支持面、直線，導人規則，生成堰面曲線，見圖3。

圖3 生成的堰面曲線圖

    1.2 繪制草圖輪廓

    草圖輪廓是除堰面曲線之外的溢流堰輪廓，以豎直面為草圖支持面，建立草圖輪廓之后，通過相合的功能，使用結合命令，實現草圖和堰面曲線完整地結合為1個溢流堰的輪廓。結合成的溢流堰輪廓見圖4。

圖4 結合生成的溢流堰輪廓圖

    1.3 生成溢流堰

    使用凸臺命令，將溢流堰輪廓沿默認的方向（溢流堰輪廓的法線方向）拉伸，生成溢流堰實體，見圖5(堰面類型2圓弧，堰面曲線切線斜率為1：1.2)。

圖5 生成的溢流堰實體圖

2 溢流堰模板建立過程

    為了實現模板的功能，根據已建立的溢流堰模型，利用“文檔模板”命令，將其中的相關參數集合到參數表中進行分類管理，實現用最少的參數驅動模型，利用CATIA的編輯公式功能，某些參數可以通過公式由其他參數計算得到。以堰面曲線為例，確定了堰面曲線類型、定型設計水頭、堰面曲線的切線坡比，根據DL/T 5166-2002《溢洪道設計規范》附錄A中的相關公式，在CATIA中就可以確定了堰面曲線的方程，從而自動生成堰面曲線。

    利用CATIA的模板功能，建立模板，確定輸入條件為1個點、1條直線并定義其他相關的參數。溢流堰堰面曲線參數見圖6，參數意義見圖7。

圖6 定義的參數圖

圖7 參數說明圖

    調用時，需指定1個點和1條直線，就可以把模板導人到指定的位置，通過更改其他參數，可以實現更改溢流堰的體型變化。圖8為更改堰面曲線類型為2圓弧后的效果圖，圖9為更改堰面曲線為2圓弧、堰面曲線切線斜率為1：1后的效果圖。

圖8 更改堰面類型為2圓弧后的效果圖

圖9 更改堰面曲線為2圓弧、堰面曲線切線坡比為1：1后的效果圖

3 結論

    (1)通過溢流堰模板的使用，可以方便地對溢流堰的體型進行設計，并且方便調整。某些水工建筑物也可以做成模板，方便其他類似的工程進行調用。

    (2)CATIA軟件雖然不是針對水電行業開發的，但仍可以運用其相關功能進行水電行業的設計。

    (3)相對于傳統的二維設計，應用三維設計軟件CATIA可更加準確地進行相關設計，提高設計效率，減輕工作強度。

    (4)三維設計的某些思想與二維設計是相同的，只是實現的手段不同。

    (5)三維設計是設計手段發展的必然趨勢，相當于其他行業，CATIA在水電行業的應用時間較短，且水電站建筑物有自身的特點，因此在使用過程中要根據自身的特點，建立適合水電行業使用的模板，探索適合水電行業使用的一套方法。

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本文標題：CATIA在溢流堰設計中的應用

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