基于Inventor平台的平板钢闸门智能系统设计

    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。

图1 钢闸门智能设计系统流程