三維設計方法在水利水電工程設計中的運用

彭琪+付新巍

摘要：在水利水電工程中，施工工作主要是根據工程勘測來開展的，且勘測的質量也直接影響到了工程的質量。雖然在國外已經普遍運用了三維協調設計與仿真技術等，但是從我國現階段的水利水電工程設計中來說，卻依然存在著許多的問題。基于此本文針對在水利水電工程設計中的三維設計方法進行了簡要闡述，并提出幾點個人看法，僅供參考。

關鍵詞：三維設計；方法研究；水利水電工程；設計研究；運用

前言：水利水電工程中，工程勘測設計有著極為重要的地位，且方案設計質量的高低直接關系到了整個工程的水平與質量等。隨著我國社會經濟的不斷發展，水利水電工程勘測設計市場化進程也在逐漸發展，因此對設計質量以及效率等方面的要求也在不斷提高。但是受到我國技術等因素的影響，使得水利水電工程行業發展相對較慢。

一、 引進三維設計的重要性

（一） 先進性

第一，對于三維設計技術來說，已經成為了現代工程設計發展的重要環節之一。三維設計技術可以從現階段工程中的實際情況入手，采取直觀與完善的方法向人們展示出工程設計中的離你那，同時也不需要設計人員借助二維與三維形態之間進行不斷思考從而借助彌補等手段來解決細節上的缺陷問題。可以說借助現代三維技術可以向人們展示出設計成果的材質以及色彩等方面。設計人員也可以借助三維技術在計算機中準確的展示出三維實體造型，從而生成相應的二維工程圖，向人們準確表現出設計者的總結設計意圖。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果來實現高效的反饋，調整好相應的模型。

第二，借助三維設計技術也可以在一定程度上提高設計單位中的設計水平，同時對生產力等方面產生出直接的影響。眾所周知水利水電工程設計是難以通過一個人的力量來完成的，而是需要借助專業化的團隊通過不斷的研究與合作來實現的。因此，在開展工程設計的過程中，就要及時對相關信息實現共享，同時還要集合好相關的設計成果，以此來為下一階段工作的開展奠定基礎。借助三維協同設計也可以加強與計算機通信設施等方面的運用，簡化相關工作過程，縮短相應的時間，避免信息的重復輸入與錯誤等問題的出現，在信息傳遞的過程中確保信息的完整性與準確性[1]。

第三，借助三維設計可以有效提高水利水電工程的設計質量與效果。可以說三維設計就可以形象的將工程張繼紅各項參數借助實際的模型來進行表達，同時也可以針對相同的施工對象中所存在的二維設計圖紙來實現三維成像技術，從而完整的表現出來，這樣也就確保了整體設計上的準確性，避免了傳統設計中圖紙分散以及繪制困難等設計漏洞等方面問題的出現，保證了設計的質量。其次，在三維協同設計技術制作的影響下，還可以借助三維模型來實現工程建模的目標，同時也可以對工程方案進行調整，以此來保證過程上的靈活性，減少了設計錯誤的出現，避免由于設計失誤而造成返工等問題的出現，不僅提高了設計周期，同時也增強了工程的設計效果，保證了水利水電工程的質量。

（二）必要性

借助三維技術可以將設計人員的設計意圖準確的表達出來，從而也就可以滿足現代人的思維方式與設計習慣。同時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計方案中的三維效果，帶給人們更為直觀的感受，幫助決策人對設計決策以及工程周期等方面實現全面的掌握。所以說在三維設計下，可以為設計與制造等環節奠定堅實的基礎，同時也可以將整個設計推向全新的發展高度[2]。

二、 CATIA軟件的功能

對于CATIA軟件來說，其中包含了許多的功能插件，從而也就可以滿足設計、三維建模到動態模擬仿真等工程設計中的各個環節上的需求。第一，設計相對較為全面。在工程設計中可以對所有需要修改的環節進行修改，從而直觀的在設計圖中進行展示。第二，在操作上比較便捷，有效進行操作，可以有效提高工程設計中的效果。第三，在裝配功能上也比較完善。在初期設計到最終的竣工交接等環節上也可以最大限度的保持設計意圖。第四，全面完善與管理，從而實現并行工程的目標。除了被運用到工程設計中意外，CATIA軟件也被運用到了一些高端技術領域中，借助其成熟的技術可以提高水利水電工程設計的效果[3]。

三、 水利水電工程中運用三維設計建模的流程

（一） 做好工程零部件的設計工作

對于零部件的設計工作來說，就是在工程中針對各個環節上進行實體造型設計工作。且在這一環節中就要求設計工作要先對各個部分中的特征進行整理，然后對各個環節上的穿件順序等方面進行排列。第一，繪制出相應的模塊底稿。結合工程中的實際要求來繪制出二維草圖。第二，借助CATIA軟件中的設計來明確模塊造型與設計環節，并結合零件的外形拓撲關系等來確定出其他特征，從而實現模型的制作。第三，要從工程中的實際需求上入手，結合各個模塊中的輔助特征來實現有效的加工，以此來完善好模塊的造型。

（二） 做好工程裝配設計工作

在開展工程模型裝配的過程中，為了更好的對工程數據實現有效的管理，就要運用好層次模型，結合整體工程中的子裝配體到上層裝配體的順序，以此來實現逐層裝配的目標。可以說，在這種方法下不僅可以減少各個層次上的裝配元素數量，同時也可以降低工程分析中的復雜程度，從而在修改的過程中實現方便快捷的目標。但是受到工程模型位置關系有著一定約束力的影響，因此，在零部件的裝配過程中，設計人員就要從工程中的實際需求上入手，對模型采取準確的約束。第一，要先將所運用到的零部件導入到裝配模塊中，而這一環節也可以運用對稱相關的工具來進行復制，從而實現快速導入的目標。第二，要按照裝配關系來對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。且在這一過程中還要對零件的位置等方面進行反復校對，從而保證約束上的準確性。第三，在裝配空間中就要及時對零件的組裝缺陷問題等進行檢查，明確在裝配過程中是否存在矛盾點，以此來采取有效的措施，實現不斷調整與完善，保證細節設計的準確[4]。

四、有限元分析

對于三維參數化軟件來說，其中包含了CAD/CAE與CAM三種圖像設計軟件，所以也為設計師提供了AnalysisSimulation這種比較強大的工程分析模塊。在設計階段中借助這一模塊，即便是設計人員的專業性不足，也可以在最短的時間里對工程設計進行初步有限元分析，從而得到相關驗證報告。另外其不僅可以對單個零件進行分析，同時也可以對有限元以及擴展模塊等進行分析，從而保證了分析的效果。設計人員也要做好自動網格劃分工作或是采取手工劃分來開展相關工作。

結語：綜上所述可以看出，借助三維設計方法，不僅可以解決好水利水電工程設計中存在的技術性問題，同時也可以為水利水電工程的三維設計提供發展的發那個想。因此，要做好運用工作，降低工程成本，提高設計質量與工作效率。

參考文獻：

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

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

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

[4]朱建生. 淺談三維設計方法在水利水電工程中的應用[J]. 中國水運月刊， 2015， （06）：196-197.endprint