CATIA基于部件设计的大坝分割应用

寂静回声

在土木工程设计中，尤其是建筑及交通领域，存在很多相似形状的构件(比如双倒角盖梁、长方体承台、圆柱形桩基等)。实际应用中：在同一个项目内，相同尺寸相同结构只需要创建一次构件及其编号，但相同结构不同尺寸的构件却需要分别创建构件及其编号，即使同一构件在不同项目放置位置也不一样，需要再重复创建编号以便于统计所有构件的总工程量。

而在大坝分割实际应用中，我们通常会想到使用CATIA的特征模板或工程模板，通过脚本语言批量生成用户特征。在一定程度上通过自动更新用户特征来实现大坝分割的方法，能满足我们大坝分割上批量建模的工作。

类似桥梁设计的建模方法，用于创建从概念设计到详细设计的重复使用的部件模板，模型颗粒度从LOD100到LOD500。模板可以是用户特征和工程模板。我们将此方法称为基于部件的设计方法，简称CBD设计方法（Component Based Design）。

该方法通过锚点在3D零件中捕捉设计意图，通过一次性实例化跟锚点关联的特征模板（UDF）创建概念设计模型。然后通过一次性实例化跟锚点关联的基于产品的工程模板或装配，在产品结构中得到详细设计模型。

通过脚本语言、通过循环语句批量生成用户特征，能够根据结构树的元素特征自动更新得到最新的用户特征，这在一定程度上实现了自动更新，上游骨架的更改，通过用户阵列保证生成的特征也是最新的。

CBD设计方法还支持更改LOD级别，就是转换特征级模型到产品级模型，根据提供的输入元素可自动实例化和同步用户特征。创建工程模板，与用户特征输入相同，在产品装配中可一键自动转换用户特征为工程模板，加快概念模型到详细模型的转换速度。

大坝分割设计的需求主要是将大坝进行沿坝体轴线方向分割和沿坝体高程方向分割。大坝沿坝体轴线方向的分割是根据指定的基面来进行分割的；而沿坝体高程方向的分割是不同位置的分割。会根据施工需求、实际安排等来进行分割的。因此，实际分割时可以根据设计需求合理制定所需的分割方法。

在沿坝体轴线方向分割时，我们可以采用知识工程中的参数化建立自定义的特征模板来实现。而沿坝体高程方向的分割时，由于高程位置的不确定性，让我们很难控制分割的部位。因此，我们要制定一个合理的方式方法，并能保证后期变更时自动更新的需求。

CATIA为我们提供了很多种工程设计方法，例如骨架设计、特征模板和工程模板等。这些工程设计方法包括知识组件构建过程、基于知识组件的设计过程。CBD设计方法就是CATIA特有的知识组件封装后的全新的设计过程或设计理念。CBD设计方法是一种可一键实例化特征或产品的设计方法。基于这种设计方法，可实现创建项目BIM模型从LOD100到LOD350，不同设计阶段的模型展示。

一个对象类型是指一个资源对象，用于连接概念设计和详细设计的BIM模型。因此，CBD设计方法中的对象必须是AEC对象。

AEC对象是具有IFC属性的AEC产品，应用于CATIA的土木工程，其平台上支持62个AEC对象。这些对象都是通过产品属性功能来管理产品类型的IFC属性，且用户可以拓展其他的AEC类型来定义新的AEC类型。

对象类型由BIM统筹者创建，其包含产品属性和资源表。资源表提供对象定义的3D缩略图信息和特征模板、产品模板信息。在定义某一业务对象为指定的对象类型时，不影响其产品结构。


对象类型实例化的方法有三种：适应性、参考和分布。适应性的实例化方法可根据上下文的输入得到模板实例化结果；参考的实例化方法则是简单将对象实例化的过程；而分布的实例化方法是将与关联特征的带链接的简单复制过程。根据大坝分割的设计需求，我们需要选择的对象类型为分布式。

CATIA根据用户需求，将大坝分割进行模板化定制。这是知识组件进行设计的基础，也是提高大坝分割效率的有效保障。因此参数化定制大坝分割模板是首要条件。采用参数化设计技术,可以大大提高产品的设计速度。在大多数工程设计中,一个产品往往是多个零件的组合。将零件参数化的思想扩展到部件参数化设计中，实现部件整体参数化设计，无疑会更大程度地提高设计效率，为企业创造经济效益。

定制大坝分割模板与常规的用户特征模板极为类似，仅需将参数化设计部分放入AEC类型的骨架当中，并进行用户特征模板的创建。因此输入可定制为上下两个切割平面和坝段结构，定制中还须将切割平面关联到锚点上，便于大坝分割模板的实例化需求。

CBD设计方法应用的根本就是进行部件规格的捕捉，而创建部件规格有四种方法：单个规格、按模式选择、曲线模式和线性模式。每个方法都有自己的应用特点，例如单个规格通常是手动进行选择的时候使用；按模式选择通常从选择集中对象（几何图形集或几何体）或定义输入阵列（点或轴系）；曲线模式顾名思义沿曲线创建阵列的方式；线性模式则是沿着某个方向创建阵列的方法。

每种部件规格捕捉的方式都有自己的特点，而基于大坝分割的特殊需求而言，我们会选择曲线模式来进行处理，以满足不同位置上的大坝分割需求。

CATIA的土木行业解决方案，涵盖了从方案阶段、设计阶段到下游施工和运营阶段，提供了一个基于项目的协作平台，通过提供高度集成的项目与数据管理，并利用施工模拟来更好的计划和执行项目，确保在正确的时间将正确的信息提供给正确的人，保证工程质量。

针对土木工程行业，工程师根据预定规则创建所需的点、线、面等几何元素，同时基于这些几何元素进行精细化结构设计，知识工程组件可以帮助工程师通过简单脚本编写快速实现大批量几何特征及复杂的设计结构进行批量建模，同时保证后期的快速设计变更。