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在当前的水利水电行业中,数字拱坝的可视化设计技术及计算机仿真浇筑技术在产品开发中的应用是研究热点。本论文以构建虚拟三维水利水电工程为目标,应用先进、成熟的CATIA三维设计软件,探索了交叉学科之间的结合点,并在CATIA统一数据库基础上,通过二次开发技术实现了双曲拱坝的可视化三维设计,完成了拱坝混凝土浇筑过程计算机模拟仿真,构建了数字拱坝可视化设计与浇筑仿真系统。利用开发的系统,以模拟原型的形式对拱坝进行了分析和仿真,实现了设计过程的早期反馈。通过本论文的研究工作,取得如下成果: 1.基于知识工程思想,按照拱坝设计规范的要求,利用参数化技术,结合CATIA提供的二次开发手段,研究了双曲拱坝数学模型表达方式,提出了基于特征的参数化建模方法,实现了拱坝参数化自动化建模。 2.利用水工设计提供的数掘,通过二次开发实现了拱坝的自动划分和关键数据的自动提取。利用CATIA提供的API函数,按照水工规范实现模型自动划分,通过数据自动提取将拱坝离散化表达,解决了手工获取数据的繁琐性问题,提取的数掘应用于浇筑仿真过程。 3.利用离散系统仿真技术,研究了坝体施工的约束条件和状态变量之间的逻辑关系,建立了混凝土施工仿真的数学模型,实现了拱坝浇筑过程的可视化,应用计算机模拟仿真对施工进行多方案计算及综合评判,确定了系统的最终控制目标及施工控制参数。 4.利用CATIA二次开发手段,设计与开发了拱坝可视化CAD系统,实现了在同一软件平台下的三维参数化设计、模型数据的提取以及混凝土计算机浇筑仿真,解决了设计、施工仿真环节脱离问题。