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Autodesk Inventor参数化三维建模 　　摘 要：摘钢闸门是水工建筑物的重要组成部分之一，是典型的水工金属结构。在水利水电工程中，平面钢闸门是应用最早、最广泛的闸门型式之一。因其结构简单，制造、安装、维修方便，有互换性等优点，而广泛应用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统、航运系统等。 　　首先在材料力学和结构力学平面体系法的基础上对钢闸门主体部分（面板、主梁、次梁和边梁等）进行框架结构布置、容许应力验算、强度验算和稳定验算。其次利用Autodesk Inventor软件的优越功能对设计好的平面钢闸门进行参数化建模，采用先局部后整体的方法先得出闸门的各个零部件，再将闸门的各个零部件拼装成整体，形成平面闸门三维模型。最后利用成型的三维模型所得数据代入闸门设计验算所设计尺寸是否满足要求，不满足要求重新进行设计，直到最终满足要求。最终满足要求的模型即为平面钢闸门参数化三维模型。 　　关键词：钢闸门 框架结构布置 Autodesk Inventor 参数化模型 　　中图分类号：V663+.4 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）09-0149-02 　　一、绪论 　　1.闸门的研究现状 　　钢闸门的结构计算按照《水利水电钢闸门设计规范》DL/T5013-95的规定和要求来进行计算，计算方法有两种：平面体系方法和空间体系方法[1]。 　　目前平面钢闸门的计算，主要是按平面体系考虑进行计算，而在实际工作中，是一个完整的空间结构体系，作用外力和荷载将由全部组成构件共同传递分担。因此，在按平面体系计算各个构件内力时，不管作了多么精细的假定，总是不能完善的体现出它们真实的工作情况[2]。整体上说，结构优化设计应用的广度、深度和效用远远落后于优化理论的进展，特别是在土木和建筑工程界应用的还不普遍。究其原因主要有[3]： 　　1.1理论研究工作与实际设计工作的脱节。一方面理论研究人员过多关注研究新算法，工程设计人员关心的是实用；另一方面，研究人员在解决工程问题时，不熟悉具体工程要求或忽略一些工程要求，致使优化结果不为工程设计人员所接受。 　　1.2对于每一类具体结构的设计都必须建立优化数学模型，这给工程技术人员带来一定的困难，目前，工程中大多数结构优化问题都是通过委托相关研究人员进行的。 　　1.3现行设计规范和规程中没有明确规定采用优化设计方法。目前土木工程界的管理体制和习惯作法也缺乏使人们追求优化设计方案的动力。 　　对于有些闸门，受的水荷载比较大，主要以静力设计为主。有些钢闸门，结构动力学问题比较突出，以静力准则设计已不能满足结构的使用要求，结构在运行过程中，有可能发生过大振动，导致破坏。为了提高结构设计水平，迫切要求对以动载为主的闸门进行动力优化设计。 　　结构在动荷载作用下的优化设计是结构优化设计一个分支方向，也是实际工程中需要解决的问题。结构动力学优化设计通常包括对固有频率、振动模态、频率响应、元件应力等的控制。结构动力优化问题的求解更为复杂和耗时。与静力优化设计的研究和应用情况比较而言，对结构动力优化设计的研究还不成熟，究其原因，无疑是因为结构动力优化研究中还存在一些需要突破的困难问题。困难之一，是结构动力优化设计本身是一个典型的动力学反问题，为了避免求解的盲目性，应该比较清楚地研究其解的存在性与惟一性（即使不是在严格数学意义上，也应该建立在可信的工程意义上）。此问题又与约束本身的可行域有关。研究发现动力学约束中确实存在像固有频率这类可行域可能是空集的约束（具有“空集”的约束，称之谓“关键约束”），从而使问题无解。对于像简单桁架这类结构，姜节胜等人分析了频率优化解的存在性并提出了相应的算法。而对于复杂结构，还有待进一步研究。困难之二是，结构的动力特性本身是设计变量的高度非线性函数，而且，对于大型复杂结构，通过重分析获取结构的动力学特性及其灵敏度计算工作量很大。因此，针对结构动力优化设计问题，研究各种计算量小、计算精度高的重分析方法也是结构动力优化设计的一个研究课1.2题。 　　2. CAD技术在水工钢闸门设计中的应用现状 　　近年来，随着计算机技术的突飞猛进的发展，钢闸门设计水平也得到了很大的提高。但总的来讲尚不能满足设计的需要。一般的设计单位计算机应用仅停留在使用小程序计算分析某个部件和直接用AutoCAD交互绘制工程图的水平上，常规设计速度慢，精度低，设计人员劳动强度大，很难对结构进行更精确的分析，影响了设计的优化。因此，提高计算机应用水平，以带动设计水平和生产效率的提高，已在业内达成共识。 　　在钢闸门设计上，我国主要设计单位已经意识到CAD软件二次开发的重要性，并能够利用lisp、VBA语言开发相对应的一些程序，这些程序改变了以往计算和结构设计