鋼閘門是典型的水工金屬結構，是直接影響水利工程安危與經濟效益的重要部件之一，目前已開發的鋼閘門CAD軟件由于開發周期較短，造成架構簡單，功能單一，系統性差；圖形利用率低，計算模型、設計模型、制作模型三者分離，一旦設計更改，彼此很難聯動，造成人力和物力的浪費，雖然已開發了有關鋼閘門的設計軟件，但缺乏最新的軟件應用環境平臺和開發工具，在架構和功能上實現智能化意圖不明顯，不符合實際工程的需要。

為此，筆者提出的平面鋼閘門智能設計系統，基于平面鋼閘門主要結構的分類，使用基本構件的形狀信息、屬性參數和約束參數等構筑構件的信息模型，建立構件關聯信息數據庫，以網軸線作為驅動骨架，實現所有構件的整體聯動．該系統在鋼閘門設計、分析、制作、出圖等各個階段使用同一完整模型、同一數據庫、同一標準的接口，實現平面鋼閘門的智能設計。

1 平板鋼閘門智能設計系統特點

1.1 Inventor平臺

Inventor是Autodesk公司推出的一款三維CAD設計軟件，其基于參數化的強大三維造型功能可以和流行的軟件諸如CATIA，NX，PRO/E相比擬。除此之外，Inventor的工程圖還可以DWG文件作為模板制作工程圖，較之其他同類軟件更充分地展現了工程圖的超強能力。

Inventor軟件提供了友好的面向對象型的API二次開發接口，幾乎可以涉及到該軟件系統的各個方面，以Automation作為二次開發的接口，不僅支持傳統的VBA開發，而且支持流行的編程語言諸如Visual Basic，Visual C++，Visual C#，Delphi，Perl，Java等，使得整個軟件系統的二次開發富有生命力。

1.2 系統特點

在總結平板鋼閘門結構的基礎上，利用多年來總結的一系列關于三維設計的理論和方法，提出了基于Inventor平臺的平面鋼閘門智能設計系統，其系統流程如圖1所示。

該系統包括文件管理、計算、建模、自動出圖、有限元分析、工具等六大模塊。

1)文件管理模塊能夠智能存儲各類圖形數據模板，具備智能化、知識積累的能力；同時其共享數據系統保證了各模塊的數據共享和模型公用。

2)計算模塊包含了現行的鋼閘門設計規范，能夠自動讀取三維模型中包含的參數進行計算，并能自動生成計算報告書。

3)建模模塊的截面庫包含了平面鋼閘門設計所使用的所有構件，包括20多個大類、150多個子類和400多個實例模型；還囊括了各級別的模板，用戶使用這些模塊可以更加高效、快速地建模。

4)自動出圖模塊可以結合三維建模模塊的信息模型，根據用戶的定制要求，自動完成圖紙布局、尺寸標注、符號表示和材料表生成等。

5)有限元分析模塊提供了和有限元計算程序ANSYS的接口，并能直接進行有限元計算。

6)工具模塊提供了計算、建模、出圖過程的所有工具，包括軸線系統、點系統、坐標系統、干涉檢測、測量等。

2 智能關聯技術

構件關聯是實現整體聯動的基礎，其基本思路體現在如下3點。

1)布設整體軸線，用以驅動總體尺寸變化。

2)構件具備截面、起始點和結束點等關鍵特征；構件的起點、終點和軸線進行綁定；軸線改變驅動構件改變。

3)構件之間設置“接觸鏈”，存于數據庫當中，當構件位置變動時，自動檢測相關構件的變換，然后自動調整參數改變位置和形狀。

2.1 軸線和構件的關聯

軸線在X，Y，Z3個向分布，軸線與軸線相交位置設置工作點，軸線的變化驅動工作點位置的變化，軸線的數據結構定義為：構件起點和終點的數據模型定義為：例如，如果A&2&20表示的空間點為(0，70，0)，則A+100&2-50&20代表構件的起點或終點位于(100，20，0)。

以軸線相對位置的偏移來表示構件的起始點和結束點，則使構件和軸線相互關聯，軸線的變化則自動驅動構件的變化。

2.2 構件之間的關聯信息

構件與構件之間因為焊接或者栓接而確立接觸關系，則這種接觸關系的集合就是構件與構件之間的“接觸鏈”。

3)調配接觸模型之間的接觸鏈，保證其能夠根據接觸關系聯動變化。

3 應用

利用平板鋼閘門智能系統進行建模，構建鋼閘門三維信息模型的步驟如下。

1)獲取閘門門槽的長、寬、高、支撐跨度、封水寬度等信息，利用軸線搭建鋼閘門的框架模型，并規劃門葉、門槽、水封、支撐件等的裝配位置。

2)從模型中調出各種結構的信息模型，并按規劃的裝配位置依次按約束裝入，并確定構件起始點和結束點的位置以及和軸線的相對位置關系。

依據上述步驟建立的三維模型包含了和軸線的相對位置的信息，并且包含了模型之間的關聯信息，軸線數據的變化驅動三維模型的聯動變化，表示擁有上述特點的門葉和門槽模型。

4 結語

提出以網軸線作為平板閘門的驅動骨架，構建了平板鋼閘門的構件信息模型和關聯模式，并在Inventor平臺上成功實現了鋼閘門智能設計系統，可實現整體的修改聯動，為其他相關系統提供了寶貴的經驗。