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。

2 智能关联技术

构件关联是实现整体联动的基础，其基本思路体现在如下3点。

1)布设整体轴线，用以驱动总体尺寸变化。

2)构件具备截面、起始点和结束点等关键特征；构件的起点、终点和轴线进行绑定；轴线改变驱动构件改变。

3)构件之间设置“接触链”，存于数据库当中，当构件位置变动时，自动检测相关构件的变换，然后自动调整参数改变位置和形状。

2.1 轴线和构件的关联

轴线在X，Y，Z3个向分布，轴线与轴线相交位置设置工作点，轴线的变化驱动工作点位置的变化，轴线的数据结构定义为：构件起点和终点的数据模型定义为：例如，如果A&2&20表示的空间点为(0，70，0)，则A+100&2-50&20代表构件的起点或终点位于(100，20，0)。

以轴线相对位置的偏移来表示构件的起始点和结束点，则使构件和轴线相互关联，轴线的变化则自动驱动构件的变化。

2.2 构件之间的关联信息

构件与构件之间因为焊接或者栓接而确立接触关系，则这种接触关系的集合就是构件与构件之间的“接触链”。

3)调配接触模型之间的接触链，保证其能够根据接触关系联动变化。

3 应用

利用平板钢闸门智能系统进行建模，构建钢闸门三维信息模型的步骤如下。

1)获取闸门门槽的长、宽、高、支撑跨度、封水宽度等信息，利用轴线搭建钢闸门的框架模型，并规划门叶、门槽、水封、支撑件等的装配位置。

2)从模型中调出各种结构的信息模型，并按规划的装配位置依次按约束装入，并确定构件起始点和结束点的位置以及和轴线的相对位置关系。

依据上述步骤建立的三维模型包含了和轴线的相对位置的信息，并且包含了模型之间的关联信息，轴线数据的变化驱动三维模型的联动变化，表示拥有上述特点的门叶和门槽模型。

4 结语

提出以网轴线作为平板闸门的驱动骨架，构建了平板钢闸门的构件信息模型和关联模式，并在Inventor平台上成功实现了钢闸门智能设计系统，可实现整体的修改联动，为其他相关系统提供了宝贵的经验。