基于Inventor平台的平板钢闸门智能系统设计

2019-07-17 15:23:09 admin 47

钢闸门是典型的水工金属结构,是直接影响水利工程安危与经济效益的重要部件之一,目前已开发的钢闸门CAD软件由于开发周期较短,造成架构简单,功能单一,系统性差;图形利用率低,计算模型、设计模型、制作模型三者分离,一旦设计更改,彼此很难联动,造成人力和物力的浪费,虽然已开发了有关钢闸门的设计软件,但缺乏最新的软件应用环境平台和开发工具,在架构和功能上实现智能化意图不明显,不符合实际工程的需要。

为此,笔者提出的平面钢闸门智能设计系统,基于平面钢闸门主要结构的分类,使用基本构件的形状信息、属性参数和约束参数等构筑构件的信息模型,建立构件关联信息数据库,以网轴线作为驱动骨架,实现所有构件的整体联动.该系统在钢闸门设计、分析、制作、出图等各个阶段使用同一完整模型、同一数据库、同一标准的接口,实现平面钢闸门的智能设计。

1 平板钢闸门智能设计系统特点

1.1 Inventor平台

Inventor是Autodesk公司推出的一款三维CAD设计软件,其基于参数化的强大三维造型功能可以和流行的软件诸如CATIA,NX,PRO/E相比拟。除此之外,Inventor的工程图还可以DWG文件作为模板制作工程图,较之其他同类软件更充分地展现了工程图的超强能力。

Inventor软件提供了友好的面向对象型的API二次开发接口,几乎可以涉及到该软件系统的各个方面,以Automation作为二次开发的接口,不仅支持传统的VBA开发,而且支持流行的编程语言诸如Visual Basic,Visual C++,Visual C#,Delphi,Perl,Java等,使得整个软件系统的二次开发富有生命力。

1.2 系统特点

在总结平板钢闸门结构的基础上,利用多年来总结的一系列关于三维设计的理论和方法,提出了基于Inventor平台的平面钢闸门智能设计系统,其系统流程如图1所示。

该系统包括文件管理、计算、建模、自动出图、有限元分析、工具等六大模块。

1)文件管理模块能够智能存储各类图形数据模板,具备智能化、知识积累的能力;同时其共享数据系统保证了各模块的数据共享和模型公用。

2)计算模块包含了现行的钢闸门设计规范,能够自动读取三维模型中包含的参数进行计算,并能自动生成计算报告书。

3)建模模块的截面库包含了平面钢闸门设计所使用的所有构件,包括20多个大类、150多个子类和400多个实例模型;还囊括了各级别的模板,用户使用这些模块可以更加高效、快速地建模。

4)自动出图模块可以结合三维建模模块的信息模型,根据用户的定制要求,自动完成图纸布局、尺寸标注、符号表示和材料表生成等。

5)有限元分析模块提供了和有限元计算程序ANSYS的接口,并能直接进行有限元计算。

6)工具模块提供了计算、建模、出图过程的所有工具,包括轴线系统、点系统、坐标系统、干涉检测、测量等。

 

2 智能关联技术

构件关联是实现整体联动的基础,其基本思路体现在如下3点。

1)布设整体轴线,用以驱动总体尺寸变化。

2)构件具备截面、起始点和结束点等关键特征;构件的起点、终点和轴线进行绑定;轴线改变驱动构件改变。

3)构件之间设置“接触链”,存于数据库当中,当构件位置变动时,自动检测相关构件的变换,然后自动调整参数改变位置和形状。

2.1 轴线和构件的关联

轴线在X,Y,Z3个向分布,轴线与轴线相交位置设置工作点,轴线的变化驱动工作点位置的变化,轴线的数据结构定义为:构件起点和终点的数据模型定义为:例如,如果A&2&20表示的空间点为(0,70,0),则A+100&2-50&20代表构件的起点或终点位于(100,20,0)。

以轴线相对位置的偏移来表示构件的起始点和结束点,则使构件和轴线相互关联,轴线的变化则自动驱动构件的变化。

2.2 构件之间的关联信息

构件与构件之间因为焊接或者栓接而确立接触关系,则这种接触关系的集合就是构件与构件之间的“接触链”。

3)调配接触模型之间的接触链,保证其能够根据接触关系联动变化。

3 应用

利用平板钢闸门智能系统进行建模,构建钢闸门三维信息模型的步骤如下。

1)获取闸门门槽的长、宽、高、支撑跨度、封水宽度等信息,利用轴线搭建钢闸门的框架模型,并规划门叶、门槽、水封、支撑件等的装配位置。

2)从模型中调出各种结构的信息模型,并按规划的装配位置依次按约束装入,并确定构件起始点和结束点的位置以及和轴线的相对位置关系。

依据上述步骤建立的三维模型包含了和轴线的相对位置的信息,并且包含了模型之间的关联信息,轴线数据的变化驱动三维模型的联动变化,表示拥有上述特点的门叶和门槽模型。

4 结语

提出以网轴线作为平板闸门的驱动骨架,构建了平板钢闸门的构件信息模型和关联模式,并在Inventor平台上成功实现了钢闸门智能设计系统,可实现整体的修改联动,为其他相关系统提供了宝贵的经验。


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