三维设计方法在水利水电工程设计中的运用

彭琪+付新巍

摘要：在水利水电工程中，施工工作主要是根据工程勘测来开展的，且勘测的质量也直接影响到了工程的质量。虽然在国外已经普遍运用了三维协调设计与仿真技术等，但是从我国现阶段的水利水电工程设计中来说，却依然存在着许多的问题。基于此本文针对在水利水电工程设计中的三维设计方法进行了简要阐述，并提出几点个人看法，仅供参考。

关键词：三维设计；方法研究；水利水电工程；设计研究；运用

前言：水利水电工程中，工程勘测设计有着极为重要的地位，且方案设计质量的高低直接关系到了整个工程的水平与质量等。随着我国社会经济的不断发展，水利水电工程勘测设计市场化进程也在逐渐发展，因此对设计质量以及效率等方面的要求也在不断提高。但是受到我国技术等因素的影响，使得水利水电工程行业发展相对较慢。

一、 引进三维设计的重要性

（一） 先进性

第一，对于三维设计技术来说，已经成为了现代工程设计发展的重要环节之一。三维设计技术可以从现阶段工程中的实际情况入手，采取直观与完善的方法向人们展示出工程设计中的离你那，同时也不需要设计人员借助二维与三维形态之间进行不断思考从而借助弥补等手段来解决细节上的缺陷问题。可以说借助现代三维技术可以向人们展示出设计成果的材质以及色彩等方面。设计人员也可以借助三维技术在计算机中准确的展示出三维实体造型，从而生成相应的二维工程图，向人们准确表现出设计者的总结设计意图。在所生成的二维工程图下，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结果来实现高效的反馈，调整好相应的模型。

第二，借助三维设计技术也可以在一定程度上提高设计单位中的设计水平，同时对生产力等方面产生出直接的影响。众所周知水利水电工程设计是难以通过一个人的力量来完成的，而是需要借助专业化的团队通过不断的研究与合作来实现的。因此，在开展工程设计的过程中，就要及时对相关信息实现共享，同时还要集合好相关的设计成果，以此来为下一阶段工作的开展奠定基础。借助三维协同设计也可以加强与计算机通信设施等方面的运用，简化相关工作过程，缩短相应的时间，避免信息的重复输入与错误等问题的出现，在信息传递的过程中确保信息的完整性与准确性[1]。

第三，借助三维设计可以有效提高水利水电工程的设计质量与效果。可以说三维设计就可以形象的将工程张继红各项参数借助实际的模型来进行表达，同时也可以针对相同的施工对象中所存在的二维设计图纸来实现三维成像技术，从而完整的表现出来，这样也就确保了整体设计上的准确性，避免了传统设计中图纸分散以及绘制困难等设计漏洞等方面问题的出现，保证了设计的质量。其次，在三维协同设计技术制作的影响下，还可以借助三维模型来实现工程建模的目标，同时也可以对工程方案进行调整，以此来保证过程上的灵活性，减少了设计错误的出现，避免由于设计失误而造成返工等问题的出现，不仅提高了设计周期，同时也增强了工程的设计效果，保证了水利水电工程的质量。

（二）必要性

借助三维技术可以将设计人员的设计意图准确的表达出来，从而也就可以满足现代人的思维方式与设计习惯。同时依靠其中的着色以及渲染等功能也可以向人们完整的展示出设计方案中的三维效果，带给人们更为直观的感受，帮助决策人对设计决策以及工程周期等方面实现全面的掌握。所以说在三维设计下，可以为设计与制造等环节奠定坚实的基础，同时也可以将整个设计推向全新的发展高度[2]。

二、 CATIA软件的功能

对于CATIA软件来说，其中包含了许多的功能插件，从而也就可以满足设计、三维建模到动态模拟仿真等工程设计中的各个环节上的需求。第一，设计相对较为全面。在工程设计中可以对所有需要修改的环节进行修改，从而直观的在设计图中进行展示。第二，在操作上比较便捷，有效进行操作，可以有效提高工程设计中的效果。第三，在装配功能上也比较完善。在初期设计到最终的竣工交接等环节上也可以最大限度的保持设计意图。第四，全面完善与管理，从而实现并行工程的目标。除了被运用到工程设计中意外，CATIA软件也被运用到了一些高端技术领域中，借助其成熟的技术可以提高水利水电工程设计的效果[3]。

三、 水利水电工程中运用三维设计建模的流程

（一） 做好工程零部件的设计工作

对于零部件的设计工作来说，就是在工程中针对各个环节上进行实体造型设计工作。且在这一环节中就要求设计工作要先对各个部分中的特征进行整理，然后对各个环节上的穿件顺序等方面进行排列。第一，绘制出相应的模块底稿。结合工程中的实际要求来绘制出二维草图。第二，借助CATIA软件中的设计来明确模块造型与设计环节，并结合零件的外形拓扑关系等来确定出其他特征，从而实现模型的制作。第三，要从工程中的实际需求上入手，结合各个模块中的辅助特征来实现有效的加工，以此来完善好模块的造型。

（二） 做好工程装配设计工作

在开展工程模型装配的过程中，为了更好的对工程数据实现有效的管理，就要运用好层次模型，结合整体工程中的子装配体到上层装配体的顺序，以此来实现逐层装配的目标。可以说，在这种方法下不仅可以减少各个层次上的装配元素数量，同时也可以降低工程分析中的复杂程度，从而在修改的过程中实现方便快捷的目标。但是受到工程模型位置關系有着一定约束力的影响，因此，在零部件的装配过程中，设计人员就要从工程中的实际需求上入手，对模型采取准确的约束。第一，要先将所运用到的零部件导入到装配模块中，而这一环节也可以运用对称相关的工具来进行复制，从而实现快速导入的目标。第二，要按照装配关系来对零部件采取不同的约束，其中也就包含了零件上的角度以及间距等方面。且在这一过程中还要对零件的位置等方面进行反复校对，从而保证约束上的准确性。第三，在装配空间中就要及时对零件的组装缺陷问题等进行检查，明确在装配过程中是否存在矛盾点，以此来采取有效的措施，实现不断调整与完善，保证细节设计的准确[4]。

四、有限元分析

对于三维参数化软件来说，其中包含了CAD/CAE与CAM三种图像设计软件，所以也为设计师提供了AnalysisSimulation这种比较强大的工程分析模块。在设计阶段中借助这一模块，即便是设计人员的专业性不足，也可以在最短的时间里对工程设计进行初步有限元分析，从而得到相关验证报告。另外其不仅可以对单个零件进行分析，同时也可以对有限元以及扩展模块等进行分析，从而保证了分析的效果。设计人员也要做好自动网格划分工作或是采取手工划分来开展相关工作。

结语：综上所述可以看出，借助三维设计方法，不仅可以解决好水利水电工程设计中存在的技术性问题，同时也可以为水利水电工程的三维设计提供发展的发那个想。因此，要做好运用工作，降低工程成本，提高设计质量与工作效率。

参考文献：

[1]李娟. 水利水电工程三维设计方法引进与研究[J]. 工程技术：文摘版：2011，（09）：124-125.

[2]龚刚. 邓荣欢. 张宪林. 三维设计方法在水利水电工程设计中的应用探讨[J]. 珠江水运， 2014，（23）：62-63.

[3]张力. 三维设计方法在水利水电工程设计中的应用探讨[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2014，（27）：34-35.

[4]朱建生. 浅谈三维设计方法在水利水电工程中的应用[J]. 中国水运月刊， 2015， （06）：196-197.endprint