三維實(shí)體技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與開發(fā)

1、Word - 4 -三維實(shí)體技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與開發(fā) 目前水利水電工程三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用相對(duì)落后于其他行業(yè)如電力、石化，其緣由主要在于工程設(shè)計(jì)的多變性和復(fù)雜性，目前還沒有一套軟件能夠解決這方面的問題。電力、石化行業(yè)的三維設(shè)計(jì)主要運(yùn)用于工廠化設(shè)計(jì)，解決空間管道的布置以及多個(gè)專業(yè)空間布置設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)問題，已有成熟的工廠化設(shè)計(jì)軟件如國(guó)外的PDMS Autoplant PlantSpace 在國(guó)內(nèi)應(yīng)用。工廠設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，使得三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用便于推廣，同時(shí)帶來這些行業(yè)設(shè)計(jì)效率大幅度提升。水利水電工程設(shè)計(jì)因?yàn)樯婕暗讲煌牡匦巍⒌刭|(zhì)情況，無法形成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，其三維設(shè)計(jì)的難度大大提升，收益也降低。因此我的意

2、見是：目前在水利水電工程中應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地對(duì)局部設(shè)計(jì)采納三維技術(shù)，而沒有須要所有使用三維設(shè)計(jì)。如何針對(duì)水利水電工程工程的特征采納三維技術(shù)，解決設(shè)計(jì)中的難題我們做了如下探討。 1 采納三維實(shí)體技術(shù)舉行開挖計(jì)算 在水利水電工程設(shè)計(jì)中涉及到大量開挖工程量的計(jì)算，傳統(tǒng)的做法是：對(duì)于帶狀的開挖，采納剖面法，對(duì)于封閉區(qū)域的開挖采納網(wǎng)格法，舉行計(jì)算。在國(guó)外軟件中，如Autodesk公司開發(fā)的Civil 3D，Bentley公司開發(fā)的Site專業(yè)軟件均采納構(gòu)造三維地形面模型，開挖風(fēng)光模型，求解地形面模與開挖風(fēng)光模的交集舉行開挖計(jì)算。這些計(jì)算涉及到復(fù)雜的編程求解，必需在專業(yè)軟件中完成。我們?cè)囋囋谕ㄓ玫腁utoCA

3、D2022平臺(tái)上舉行二次開發(fā)，通過平臺(tái)所具有些三維實(shí)體布爾運(yùn)算功能，研制了三維實(shí)體開挖軟件。該軟件包作為ZDM軟件中的一個(gè)模塊，具有如下功能： 1.1構(gòu)建三維實(shí)體地形 利用在地形圖上構(gòu)建三角網(wǎng)方式構(gòu)建三維實(shí)體地形，程序能夠在隨意封閉區(qū)域內(nèi)直接生成三維實(shí)體地形，對(duì)于大的區(qū)域，為了避開在布爾運(yùn)算時(shí)造成內(nèi)存不足，也能夠先生成面模型，再分塊生成體模型。 1.2構(gòu)建開挖體模型 在開挖計(jì)算中較多地采納正契型（挖方體）、倒契型（填方體）開挖實(shí)體。軟件能夠在利用封閉區(qū)域內(nèi)設(shè)置不同開挖邊坡，變坡、馬道生成三維契型實(shí)體。也能夠?qū)⑵矫鎴D的開挖中心線各段設(shè)置不同的高程，將平面線轉(zhuǎn)換為三維多段線，利用沿線路斷面拉伸的辦

4、法生成三維實(shí)體。 1.3 利用對(duì)三維實(shí)體舉行布爾運(yùn)算計(jì)算挖、填方量 該軟件通過AutoCAD軟件具有些布爾運(yùn)算求差、求和、求交功能能夠很便利地求出挖、填方量、繪出出平面開挖邊線，真切再現(xiàn)開挖后的場(chǎng)景。并且能夠用于三維動(dòng)畫建模制作。 1.4 運(yùn)用成績(jī)及存在的問題 采納三維實(shí)體的技術(shù)舉行開挖計(jì)算，能夠大大減低開挖計(jì)算的工作量，特殊對(duì)于工程前期的計(jì)劃比較，復(fù)雜的洞口開挖等，目前在我院已運(yùn)用到多個(gè)工程，如深圳抽水蓄能電站的動(dòng)畫建模制作。 采納三維實(shí)體技術(shù)因?yàn)樵趹?yīng)用過程中要使用大量布爾運(yùn)算，對(duì)機(jī)器的性能要求高，難于對(duì)大范圍地形生成實(shí)體。對(duì)開挖體的制作因?yàn)锳utCAD軟件本身的局限難于利用編程手段生成復(fù)雜

5、開挖體。開挖過程往往與地質(zhì)狀況有關(guān)，如何將地質(zhì)信息放入地面模型中達(dá)到分層開挖的計(jì)算還要做進(jìn)一步探討。 2 三維岔管的參數(shù)化設(shè)計(jì) 在水電站的引水管路設(shè)計(jì)中常常遇到岔管的設(shè)計(jì)，如何表示岔管空間位置、形態(tài)、相貫線，是設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。采納三維建模技術(shù)能夠很簡(jiǎn)單解決這些難題，并且能夠?qū)⑷S模型導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析軟件舉行有限元的分析。 我們?cè)贏utoCAD平臺(tái)下舉行了二次開發(fā)，研制了三維岔管的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，該軟件能夠利用圖中岔管不同的斷面圖生成各種不同類型的岔管，如：園型、園臺(tái)形、城門洞型、外城門洞內(nèi)圓臺(tái)形型。該軟件包作為ZDM軟件中的一個(gè)模塊，具有如下特征： 軟件沒有使用復(fù)雜的對(duì)話框，填寫各種參數(shù)，而是采納提取圖中已畫好斷面圖形，在岔管平面圖上生成三維實(shí)體岔管，使用簡(jiǎn)便，布置便利。 生成的三維岔管能夠使用 CAD的功能舉行隨意剖切，生成各種不同的斷面圖，舉行面積和質(zhì)量的查詢。也能夠?qū)虢Y(jié)構(gòu)分析軟件舉行有限元的分析。 建立三維岔管模型只是第一步，我們還方案在三維岔管模型的基礎(chǔ)上舉行三維配筋布置解決岔管鋼筋圖的難題。 目前我院除在AutoCAD平臺(tái)上開發(fā)一些軟件局部解決三維設(shè)計(jì)中的一些難題，還運(yùn)用Bentley公司的Microstation Site軟件舉行三維建模，庫(kù)容計(jì)算。同時(shí)還還與天津高校合作舉行