0 前言
CATIA是法国达索公司(Dassault System)旗下一款三维设计软件，目前正广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造等众多的行业和领域。CATIA具有强大的实体建模和曲面建模的功能，较传统的二维设计更加形象直观地展示设计成果，方便对设计进行修改。由于CATIA功能强大，近些年来，已经开始在水电设计中得到了应用。
溢流堰是常见的泄水建筑物，溢流曲线是溢流堰重要的设计部分。以往使用CAD进行溢流曲线设计时，需先在Excel中根据溢流曲线方程生成若干个点的坐标，再根据点的坐标在CAD中生成堰面曲线。在设计过程中，堰面的型式，定型水头、曲线方程等参数会经常调整，调整之后，需重新生成点的坐标，在CAD中生成曲线。传统的设计方式会产生许多重复而繁琐的工作，降低了工作效率，增加了设计人员的工作强度，使得设计人员的大部分时间都耗费在繁琐的绘图工作中。
通过摸索，利用三维设计软件CATIA中的相关模块，建立了溢流堰的模板。通过模板的调用，可以实现图1，2所示的2种堰面型式的选择，并且只需修改相关参数，便可快速地改变堰面曲线的形式，大大简化了设计过程。
图1 开敞式堰面曲线（2圆弧曲线）图
图2 开敞式堰面曲线（3圆弧曲线）图
1 溢流堰建立过程
1.1 生成堰面曲线
(1)建立1个竖直面和位于竖直面内的1条直线，直线的长度即为曲线的水平方向长度。
(2)利用规则编辑器通过定义规则，输入堰面曲线方程。
(3)利用平行曲线命令，选择支持面、直线，导人规则，生成堰面曲线，见图3。
图3 生成的堰面曲线图
1.2 绘制草图轮廓
草图轮廓是除堰面曲线之外的溢流堰轮廓，以竖直面为草图支持面，建立草图轮廓之后，通过相合的功能，使用结合命令，实现草图和堰面曲线完整地结合为1个溢流堰的轮廓。结合成的溢流堰轮廓见图4。
图4 结合生成的溢流堰轮廓图
1.3 生成溢流堰
使用凸台命令，将溢流堰轮廓沿默认的方向（溢流堰轮廓的法线方向）拉伸，生成溢流堰实体，见图5(堰面类型2圆弧，堰面曲线切线斜率为1：1.2)。
图5 生成的溢流堰实体图
2 溢流堰模板建立过程
为了实现模板的功能，根据已建立的溢流堰模型，利用“文档模板”命令，将其中的相关参数集合到参数表中进行分类管理，实现用最少的参数驱动模型，利用CATIA的编辑公式功能，某些参数可以通过公式由其他参数计算得到。以堰面曲线为例，确定了堰面曲线类型、定型设计水头、堰面曲线的切线坡比，根据DL/T 5166-2002《溢洪道设计规范》附录A中的相关公式，在CATIA中就可以确定了堰面曲线的方程，从而自动生成堰面曲线。
利用CATIA的模板功能，建立模板，确定输入条件为1个点、1条直线并定义其他相关的参数。溢流堰堰面曲线参数见图6，参数意义见图7。
图6 定义的参数图
图7 参数说明图
调用时，需指定1个点和1条直线，就可以把模板导人到指定的位置，通过更改其他参数，可以实现更改溢流堰的体型变化。图8为更改堰面曲线类型为2圆弧后的效果图，图9为更改堰面曲线为2圆弧、堰面曲线切线斜率为1：1后的效果图。
图8 更改堰面类型为2圆弧后的效果图
图9 更改堰面曲线为2圆弧、堰面曲线切线坡比为1：1后的效果图
3 结论
(1)通过溢流堰模板的使用，可以方便地对溢流堰的体型进行设计，并且方便调整。某些水工建筑物也可以做成模板，方便其他类似的工程进行调用。
(2)CATIA软件虽然不是针对水电行业开发的，但仍可以运用其相关功能进行水电行业的设计。
(3)相对于传统的二维设计，应用三维设计软件CATIA可更加准确地进行相关设计，提高设计效率，减轻工作强度。
(4)三维设计的某些思想与二维设计是相同的，只是实现的手段不同。
(5)三维设计是设计手段发展的必然趋势，相当于其他行业，CATIA在水电行业的应用时间较短，且水电站建筑物有自身的特点，因此在使用过程中要根据自身的特点，建立适合水电行业使用的模板，探索适合水电行业使用的一套方法。
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本文标题：CATIA在溢流堰设计中的应用
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