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现阶段我们是运用大坝的CAD二维图来画三维图，首先有二维图，后有三维图；基于CATIA的 逆向建模是先建模，再出二维图。
在传统的三维设计中包含两种设计模式：
①自下而上的设计方法是在设计 首先将各个模型建立起来，在设计中将各模型按照模型的相对位置关系协同起来，自下而上设计更多评价机械行业标准件设计。
②自上而下设计的 设计理念为先总体规划，后细化设计。
大坝重建设计继承了自上而下的设计理念，在大坝三维设计过程中，为了规定各建筑物相对位置关系， 建筑包含整个工程的关键定位、搭建基准，设定各个建筑间相关的重要尺寸，自上一代的交付设计数据，应用这种技术就可以更加有目的，规范地进行后续的工程设计。 p>
一、参数化设计基本原理
参数化设计基本原理：建立一组参数与一组图形格组图形之间的对应关系，给出不同的参数 ，即可得到不同的结构图形。参数化设计的优点是对设计人员的初步设计要求低，即可得到精确的绘图，只需勾绘草图，然后可适当的约束得到所需的精确图形，从而编辑、修改 ，能满足反复设计的需要。
①？参数（Parameter）是作为特征定义的CATIA文档的一种特性。参数有值，能够用关系式（Relation）约束。
②？式关系（关系）是智能特征的一般称谓，包括：公式（公式）、规则（规则）、检查（检查）和设计表（设计表）。
③? 公式（formulas）是用来定义一个参数如何由其他参数计算出来的。
④？零件设计表：设计表是Excel或文本表格，有一组参数。表格中的每列定义具体 参数的一个可能的值。每行定义这组参数可能的配置。零件设计表是创建系列产品系列的最好方法，可以用于控制系列产品的尺寸值和特征的激活状态，表格中的单元格 通常采用标准形式，用户可以随时进行修改。
⑤?配置（Configuration）是设计表中相关的参数组的一组值。
⑥?超级副本（PowerCopy） ）：超级副本是一组经过分组以用于不同上下文的特征（几何元素、公式、约束等），它提供了在粘贴时根据上下文重新指定特征的能力。超级副本可捕获设计者的设计意图和 知识技能，因此可以提高重用性和效率。
⑦?用户特征（UDF）：在常规设计工作中，经常会有类似相同的设计，只是设计所用的数据不一样；对于此类 这种情况，可以用数据表控制数据源，在需要某数据时，指定相应数据；将以上数据表设计过程封装成UDF，并发布相应数据，达到重用设计的效果。
二 、参数化模板设计主要技术特征
参数化模板设计主要技术特征是：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
①? 基于 特征：将某些具有代表性的平面几何定义为特征，将其所有尺寸存在为参数，首先形成实体，为基础进行更复杂的几何形体的构造。
②?全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过约束来实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束），不能漏注（欠尺寸约束），不能多 注尺寸（过约束）。
③?尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。
④？全数据相关尺寸参数的修改导致其他相关模块的相关尺寸才能更新。
大坝各剖面的草图都可以用参数和公式表达出来， 中包含参数，将公式与草图边线的约束相关联，达到参数通过公式驱动图形的目的。
我们将建立好的大坝各部件的三维图保存为模板，模板是CATIA V5 知识工程的一个功能。知识工程仅仅将一些诸如经验公式、分析算法、优化计算、条件控制等智能知识备份到一个盒子中，只留出几个条件输入参数接口。设计人员在进行设计时，不 需要注意盒子中到底有哪些内容，而只需知道目标模型所属的类型及确定目标模型具体细节的关键几个输入参数即可。调用模型时，通过输入参数，调用调用在模型内部的序列计算 它公式及判断条件，自动进行一系列的内部结构与调整，快速生成符合用户设想的几何模型。
装配设计（Assembly Design）即产品的高效管理和装配，提供了装配 环境下假设用户控制关联的设计能力，通过使用自上而下和自下向上的方法管理装配层次，可真正实现装配设计和单个零件设计之间的家具工程。装配设计通过使用图形化的命令 建立机械设计约束，可以方便的将零件放置指定位置。
CATIA的二维工程图是由三维模型向各方向的投影视图以及相关辅助视图组成的。其最大优势在于 二维图能与三维设计模型相关联，即三维模型发生更改，二维图可即时更新，不必像其他CAD软件一样需要重新重新关联二维图。
确认“知识选项卡” “工具”>“选项”>“常规”>“参数和测量”）中的“带值”和“带公式”组成。如图1。
确认“显示”选项卡 （“工具”>“选项”>“零件基础结构”>“显示”）中的“外部参考”、“约束”、“约束”、“参数”、“关系”表格。如图2所示
①？建立参数：点击“知识工程”工具栏上的“f（x）”命令会出现图3，选择参数的类型，比如：“长度”，再点击“新类型参数” ”创建一个长度参数，并赋值。
②？建立关系关系：是参数与图形连接的桥梁，参数通过关系关联图形，从而来驱动图形。最常用的关系是公式，如 图用前面建立的参数“长”通过公式来连接一条直线的长度。先在平面XY建立一个草图，画一条直线，用“约束”工具栏的“约束”命令进行标注，如图4， ，选定半径对象单击右键，在“长度对象”下拉找到“编辑公式”命令，如图5，单击后会弹出一个对话框，单击“'长'”即可将直线的长度与参数“ 长”关联，这样直线的长度可达参数“长”的值，如图6。
重力坝的支架固定“左（右）坝肩A（B）两点”、“连接A、B两点的坝桥和垂直于坝肩”和“过A点的0” +000.00桩所在的平面图”这三部分组成。将这三部分作为布局发布出去，从而作为整个工程的关键定位和安装依据。在CATIA环境下，设计变更牵拉桥梁到坝码头位置的调整，占用 重新定位控制点A、B，只需更改控制点A、B的坐标，或者直接移动坝枫，即可完成对坝枫的调整，实现设计变更，如图7。
现实 中部的重力坝是一个非常复杂的体型，如果不进行划分，一方面无法体现挡水坝、溢流坝和内部廊道等结构相互独立的特征。其他参数其中，难以确定，无法体现 参数化的特点和优势，所以在重力坝模型对象的设计中，首先要考虑如何把复杂的重力坝进行合理地分割，使之形成多个简单的模型对象的组合。当把重力坝抽象完全 对于几个对象的集合时，我们也完成了对重力坝实体对象的划分。
重力坝可简单的划分：挡水坝段和溢流坝段两部分，当然也包括 廊道、排水管和帷幕等组件。
①？建立参数：
重力坝挡水坝段的特征参数有“坝段起始桩号”、“坝段” 长度”、“坝顶宽度”、“坝顶高程”、“上游折坡高程”、“上游坡比”、“下游折坡高程”、“下游坡比”、“坝底高程”，用“f （x）”命令建立这些参数并赋值。
②？相关草图：
以“过A点的000.00桩所在的平面”为基准平面，偏移 一个平面，偏移长度为参数“坝段起始桩号”，在这个新平面上均匀出挡水坝段的典型剖面，则将上述参数与剖面进行关联，从而得到参数化的挡水坝段剖面， 8。
草说出约束的V和H坐标轴是尺寸的参照基准，只有草说出的图像约束于V、H轴的所有位置关系都确定后，该图形才能完全确定 （无过约束也不欠约束）。
“过约束”是指一个元素被多个相同尺寸标注，此时过约束的元素会显示“紫色”；“欠约束”是是 指出一个元素附带尺寸标注，此时欠约束的元素会显示“白色”，如图9。
图形完全约束后，其尺寸和位置关系才能良好变化，系统会直接将尺寸 约束转化为系统参数。草图修改可通过编辑系统参数直接驱动几何形状的改变，为三维参数驱动提供基础。
剖面草图完成后，将草图进行“凸台”得到一个坝 段，凸台的长度用公式关联到参数“坝段长度”，如图10。现在可以通过更改这些特征参数即可驱动挡水坝段的图形。例如将参数“坝段长度”的值改为50mm （本次设计中比例为1：1000），更改参数如下图11。
重力坝溢流坝段剖面图形由顶部圆弧段、中间直线段和反弧段三部分组成。
溢流坝与挡水坝相比较，有其自身 挡水坝典型剖面相对简单，可以运用草图工作台提供的绘制作业直接完成典型剖面草图的光照。而溢流坝则不同，它的典型结构特点 剖面中包含下游反弧段和河流顶下游堰面曲线—WES幂曲线等复杂的曲线，特别是WES幂曲线是不能通过草图工作台提供的绘图命令直接关联的。为保证WES幂曲线精准性， 可以通过CATIA中规则曲线进行不平等。
WES曲线不平等
。以后通过修改这三个用户参数，来实现对WES曲线形状的控制。
< p> ”和“参考线长度”参数，在要较差WES曲线的平面上，较差一条水平参考线，长度通过公式关联参数“参考线长度”；用“fog”命令创建一个WES曲线规则，规则中 编辑如下公式，，如图12。
；自变量x的类型必须为实数，且CATIA中规定x的范围是从0到1变化，所以要画 WES曲线，必须在x前面乘一个系数，即参数“参考线的长度”。
雾规则建立完成后，将CATIA工作界面切换到“形状的创成造型设计”中， 使用“线框”工具栏的“直线曲线定义”相当于WES曲线，如图13，对话框中的“曲线”选择“参考直线”，支持面选择WES曲线所在平面，常量这一栏单击 “法则曲线”按钮，弹出法则曲线定义圆形，选择法则曲线类型为“高级”，法则曲线元素选择新建的雾规则，相似的WES曲线，如图14。溢流坝曲面的其他曲线可参照相似曲线 挡水坝剖面曲线的方法逐一浅，对浅的溢流坝剖面草图进行“凸台”（方法见挡水坝段），得到实体溢流坝段，如图15。
在上 文中基于重力坝的挡水坝段和溢流坝段各自的特征参数建立了相关模型，并且可以通过更改特征参数实现图形的转换。设计其他重力坝时，需要调用这两个图形，则需要调用这两个图形，则需要调用这两个图形。 不用模板设计。将这两个图形保存为模板，外部调用时，只需要在CATIA模板库中调用就行。下面介绍重力坝挡水坝段的模板设计，溢流坝段的模板设计可借鉴挡水坝的模板设计 一段模板设计。
挡水坝段的模板设计有实现路径可以实现，分别为“超级副本”、“用户特征”和“文档模板”。
①超级副本
打开下面建立的重力坝挡水坝段的CATIA文件，将工作界面切换到“产品知识模板（PKT：产品知识模板）”，具体操作是点击“开始”>“知识工程模块”> “产品知识模板”。进入产品知识模板界面后，点击“创建超级副本”命令，会出现一个对话框，对话框中有几个选项卡。“定义”选项卡中有“选定组件”和“ 部件输入”，两者都是因果，部件输入为因，选定部件为果，选定部件是我们要选中关系模板的元素，可以直接在树上选中，部件输入是不同模板图形的工件元素， 大致基准元素，包括基准点、基准平面和基准直线。如图16，“参数”选项卡中显示了较差模板所用的所有尺寸参数，在这里我们可以将特征参数发布，作为可更改的参数 ，如图17完成。各选项卡设置完成后，点击确定，在树上会增加一个超级副本。
②?用户特征
用户特征的使用方法与超级 副本相同，如图18
③?文档模板
点击“创建文档模板”命令，会弹出一个对话框，对话框的“文档”选项卡中默认选中当前 的CATIA文件，如图19，“输入”选项卡也可以勾选提示元素，如图20，“已发布的参数”选项卡是可以选择需要更改的特征参数，点击“编辑列表”命令，会弹出一个 对话框，选中左侧“要发布的参数”，将其移至右侧“已发布的参数”中，如图21。
重力坝的各部件保存为模板后，在前面设计的 结构下逐一各个部件模板进行装配。纸张以挡水坝段和溢流坝段装配为例。
①零件元素建立
在CATIA中新建一个“产品” 文件，在“装配设计”工作界面下，新建一个零件，并命名为“零件元素”，在零件“零件元素”中建立四个元素，即左（右）坝肩A（B）两点”、 “连接A、B两点的坝坝和垂直于坝坝”和“过A点的000.00桩所在的平面，将左（右）坝肩A（B）两点和过A点的 000.00桩所在的平面图（始000.00）发布出去，如图22。
②挡水坝段和溢流坝段融资
坝段融资设计时需要调用上 文中保存的组件模板，生成组件模板时有不同的方式（超级副本、用户特征和文档模板），所以在调用模板时有相对应的方式。下面以超级副本的运用为例。
在装配设计文件中，将CATIA工作界面设置知识工程中的“产品知识模板”，单击“从文档实例化”命令，会弹出一个“选择文件”对话框，在 这里我们选择了刚才建立的挡水坝段的模板，如图23，单击打开按钮，可弹出“插入对象”对话框。对话框中的“参考”是指建立的“挡水坝段”超级副本模板 ，“输入”是超级副本模板中的重建元素，“选定修改”是与超级副本模板中的重建元素相对应的大坝重建元素。“参数”是挡水坝段的可用特征参数，如图24 。即可选定重建元素和更改参数后，单击“确定”按钮，得到大坝挡水坝段。按照同样方法可生成大坝的其他坝段，如图25。
③ 超级副本、用户特征和文档模板三者的异同点
超级副本：能够在一个产品里的部分里（产品，部分都可以双击）建立多个元素，可以并列也可以是 子级父，且显示的是整个原零件，包含辅助的平面和草图。选定部件（要复制的模板）和输入部件（定位）之间存在因果关系，输入部件是选定部件的画图基准。 要更改的参数是和其他参数放在一起的。
用户特征：可以在一个产品里的部分里（产品，部分都可以点击选中）建立多个元素，可以并列也可以是子 级父，且显示的只是结果，没有其他辅助平面或草图。选定部件（要复制的模板）和输入部件（定位）之间存在因果关系，输出部件是选定部件的画图基准。要更改的
文档模板：只能在产品（点击选中）环境下导入，导入是单独部分，并列的，不能是子父级的，且显示的 是整个原零件，包含辅助的平面图和草图。选定部件只能是整个零件，输入部件可以随便选择。要更改的参数是和其他参数不在一起，可以通过参数卡来显示“用户参数”或者 “重命名参数”。
通过CATIA三维图可生成多种二维视图，如：正视图、剖面图、剖视图、局部放大图，现在以上文建立的三维体创建正视图和 剖面图。
打开建立的三维体文件，进入工程制造图界面（“开始”>“机械设计”>“工程制造图”），在视图选项卡上单击“正视图” 结果，窗口上有一个选择“在3D几何图形上参考”平面图的提示，如图26，此时将工作界面切换到三维体界面，选择正视图投影的面，即可生成正视图，如图 27。剖面图是基于正视图创建的，在视图选项卡上单击“偏移仿真分割”命令，在需要剖切的正视图上画一条剖视视线，如图28，左边左键可以关闭剖视视线 的剖面图。单击图纸即可生成剖面图，如图29。
抛物线方程如下：
式中：Rdi和Rui分别表示下游坝面和上游坝面的拱端曲率半径；
Odi和Oui分别表示下游坝面和上游坝面的拱端曲率半径；
Odi和Oui分别表示下游坝面和上游坝面的拱端曲率半径； 表示下游坝面和上游坝面的拱端曲率中心坐标；
脚标中l和r分别表示左半拱和右半拱。