学文网参数化建模篇1
首先在材料力学和结构力学平面体系法的基础上对钢闸门主体部分（面板、主梁、次梁和边梁等）进行框架结构布置、容许应力验算、强度验算和稳定验算。其次利用Autodesk Inventor软件的优越功能对设计好的平面钢闸门进行参数化建模，采用先局部后整体的方法先得出闸门的各个零部件，再将闸门的各个零部件拼装成整体，形成平面闸门三维模型。最后利用成型的三维模型所得数据代入闸门设计验算所设计尺寸是否满足要求，不满足要求重新进行设计，直到最终满足要求。最终满足要求的模型即为平面钢闸门参数化三维模型。
关键词：钢闸门 框架结构布置 Autodesk Inventor 参数化模型
中***分类号：V663+.4 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）09-0149-02
一、绪论
1.闸门的研究现状
钢闸门的结构计算按照《水利水电钢闸门设计规范》DL/T5013-95的规定和要求来进行计算，计算方法有两种：平面体系方法和空间体系方法[1]。
目前平面钢闸门的计算，主要是按平面体系考虑进行计算，而在实际工作中，是一个完整的空间结构体系，作用外力和荷载将由全部组成构件共同传递分担。因此，在按平面体系计算各个构件内力时，不管作了多么精细的假定，总是不能完善的体现出它们真实的工作情况[2]。整体上说，结构优化设计应用的广度、深度和效用远远落后于优化理论的进展，特别是在土木和建筑工程界应用的还不普遍。究其原因主要有[3]：
1.1理论研究工作与实际设计工作的脱节。一方面理论研究人员过多关注研究新算法，工程设计人员关心的是实用；另一方面，研究人员在解决工程问题时，不熟悉具体工程要求或忽略一些工程要求，致使优化结果不为工程设计人员所接受。
1.2对于每一类具体结构的设计都必须建立优化数学模型，这给工程技术人员带来一定的困难，目前，工程中大多数结构优化问题都是通过委托相关研究人员进行的。
1.3现行设计规范和规程中没有明确规定采用优化设计方法。目前土木工程界的管理体制和习惯作法也缺乏使人们追求优化设计方案的动力。
对于有些闸门，受的水荷载比较大，主要以静力设计为主。有些钢闸门，结构动力学问题比较突出，以静力准则设计已不能满足结构的使用要求，结构在运行过程中，有可能发生过大振动，导致破坏。为了提高结构设计水平，迫切要求对以动载为主的闸门进行动力优化设计。
结构在动荷载作用下的优化设计是结构优化设计一个分支方向，也是实际工程中需要解决的问题。结构动力学优化设计通常包括对固有频率、振动模态、频率响应、元件应力等的控制。结构动力优化问题的求解更为复杂和耗时。与静力优化设计的研究和应用情况比较而言，对结构动力优化设计的研究还不成熟，究其原因，无疑是因为结构动力优化研究中还存在一些需要突破的困难问题。困难之一，是结构动力优化设计本身是一个典型的动力学反问题，为了避免求解的盲目性，应该比较清楚地研究其解的存在性与惟一性（即使不是在严格数学意义上，也应该建立在可信的工程意义上）。此问题又与约束本身的可行域有关。研究发现动力学约束中确实存在像固有频率这类可行域可能是空集的约束（具有“空集”的约束，称之谓“关键约束”），从而使问题无解。对于像简单桁架这类结构，姜节胜等人分析了频率优化解的存在性并提出了相应的算法。而对于复杂结构，还有待进一步研究。困难之二是，结构的动力特性本身是设计变量的高度非线性函数，而且，对于大型复杂结构，通过重分析获取结构的动力学特性及其灵敏度计算工作量很大。因此，针对结构动力优化设计问题，研究各种计算量小、计算精度高的重分析方法也是结构动力优化设计的一个研究课1.2题。
2. CAD技术在水工钢闸门设计中的应用现状
近年来，随着计算机技术的突飞猛进的发展，钢闸门设计水平也得到了很大的提高。但总的来讲尚不能满足设计的需要。一般的设计单位计算机应用仅停留在使用小程序计算分析某个部件和直接用AutoCAD交互绘制工程***的水平上，常规设计速度慢，精度低，设计人员劳动强度大，很难对结构进行更精确的分析，影响了设计的优化。因此，提高计算机应用水平，以带动设计水平和生产效率的提高，已在业内达成共识。
在钢闸门设计上，我国主要设计单位已经意识到CAD软件二次开发的重要性，并能够利用lisp、VBA语言开发相对应的一些程序，这些程序改变了以往计算和结构设计分离的现象，大大减轻了设计人员的工作量，提高了工作效率，并为今后的钢闸门软件系统的开发提供了大量的经验，但真正结合工程设计及施工需要的通用钢闸门的三维可视化设计软件尚未见更多报道。
二、平面钢闸门三维建模
1.闸门参数化建模技术
参数化建模有两种方法：自上向下和自下向上。
自上向下
所谓的自上向下的设计就是从整体到局部，先主后次的理念。它强调从实体入手，从实体上衍生出设计人员需要的分析计算模型，二维工程***模型，通过实体的参数化模型带动分析模型和二维工程***模型的改变，达到提高设计效率的目的。
自上向下的设计理念也符合人类认识事物的基本过程：人们观察到的总是三维的物体；运用投影、剖分等技术把物体在纸面上表现出来就是工程***；利用三维模型的简化模型进行计算就是规范规定的方法；从三维实体模型中得出有限元网格进行有限元数值分析，即可得到细部结构的应力、位移等的详细情况。
自下向上
所谓的自下向上的设计理论，就是从局部到整体的设计理论，即先分别设计制造好单独的零部件，再根据不同的位置和约束关系，将一个一个的零件装配起来。这种设计方法能充分利用现代三维建模软件强大的零件实体造型以及零件装配功能。这种设计方法思路简单，操作快捷、方便，容易被大多数人员所理解和接受。但是自下向上在设计意***的表达，装配协调、设计变更等方面存在不足之处，具体变现为：零件实体造型是基于零配件特征的设计，无法表达和传递产品的设计意***（如产品的功能、结构要求、装配关系等信息），无法支持和指导后继的设计过程。零部件的装配依靠各零件间的配合关系，无法完整表达零部件间的装配关系（定位关系、运动关系等），且装配时操作频繁，当配合关系较多时容易出现欠约束和过约束情况。零部件间没有任何关联，当某些设计参数改变时，与之相关的其他设计参数不能同步修改，造成设计变更的不一致，由此引起重复修改及装配错误等问题。
2.平板检修闸门参数化修正
真正的参数化设计是一个选择参数建立程序、将设计问题转变为逻辑推理问题的方法。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。
2.1参数化理论
参数化建模是指先用一组参数来定义几何***形尺寸数值并约束尺寸关系，然后提供给设计者进行几何造型使用。它的主题思想是用几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。
参数化设计是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘***功能，还具有自动绘***的功能。目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘***工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。
参数化驱动机制是基于对***形数据的操作，通过参数驱动机制 可以对***形的几何数据进行参数化修改，在修改的同时，还要满足***形的约束条件。参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作，因此它具有很好的交互性，用户可以利用绘***系统全部的交互功能修改***形及其属性，进而控制参数化过程。
对产品进行设计时，采用参数化建模方法对尺寸进行更新，这样对于不同结构尺寸的产品只需要改变相应参数化尺寸的值就可以自动迅速的得到产品的模型，省去了大量重复过程，提高了设计生产效率。基于此优点，参数化建模的思想与功能在诸多CAD软件中得到应用实现。
2.2 平板检修闸门参数化修正流程
平板检修闸门参数化修正流程用下***表示。
这种由初步建模得出结构的三维模型，再由三维模型去调整模型的三维可视化设计方法，有助于提高设计效率、缩短设计周期、保证设计质量，也是今后钢闸门设计的发展方向。
参考文献
[1] 《水利水电钢闸门设计规范》（DL/T5013-95）.北京：中国电力出版社，1996.1.
[2] 安徽省水利局勘探设计院.水工钢闸门设计，北京：水力电力出版社，1983.
参数化建模篇2
关键词：ABAQUS/CAE；Python脚本；参数化建模；前处理
中***分类号：TP391
ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、钢筋混凝土以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，除了能解决大量结构（应力 / 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题[1]。
Abaqus提供的用户***形界面CAE可以很方便的进行常规建模操作，但当用户需要建立大量单因素变量模型时，使用CAE建模方式就显得低效了。为了解决这一问题，本文将采用Python脚本的方式将建模参数化，达到改变关键变量快速建模分析的目的。
1Python语言在Abaqus中的应用
Abaqus软件包括三块：内核（kernel），GUI和分析过程[2][4]。Python语言作为abaqus的内核脚本语言，将CAE中的所有操作以脚本（script）方式编译储存，提交Abaqus 内核进行计算。基于这样的原理，我们可以按照Python的编译方式人为编写我们需要的脚本代码，通过GUI直接提交Abaqus内核，可以达到与CAE同样的建模效果，在某些情况下甚至能完成一些在CAE操作中不能完成的功能。
运用Python脚本完成CAE操作的一般规则如下：
mdb.models['Model-1'].Sketch(name='__profile__', sheetSize=100.0)
上面这段代码的功能是将草***区域设置为大小100*100。
以上只是列举一个简单的设置参数的脚本代码来说明运用Python脚本进行建模初始设置的方法，可以看出Python脚本语言非常简洁，易读性好。作为abaqus二次开发的一个重要方法，Python脚本正受到越来越多的学者和科研工作人员的学习和研究[3]。
Python脚本编写与参数化
2.1 脚本编写简便方法
Python脚本语言虽然简单易懂，但我们进行二次开发并不需要完全逐行编写代码来完成建模操作，Abaqus软件自带的脚本录制工具可以方便的让我们获取大量脚本代码，通过删减和组合，即可完成Python脚本编译。目前常用的脚本录制方式有以下三种：
（1）在abaqus/CAE中录制宏文件。启动Abaqus/CAE，在菜单中选择Macro Manager进行脚本录制，完成CAE建模操作后，点击停止即可保存本次CAE建模过程中的所有操作对应的脚本代码[3]。
（2）运用*.jnl文件创建Python脚本。
*.jnl文件是Abaqus的日志文件，里面包含了用于复制已存储模型数据库的ABAQUS/CAE命令。整理abaqus.jnl中记录的命令，可将其复制整理后直接粘贴到文本中，将文件后缀改为*.py即可提交运行。
（3）运用*.rpy文件创建Python脚本。
*.rpy文件记录一次操作中几乎所有的ABAQUS/CAE命令。用文本编辑软件打开当前操作记录的abaqus.rpy文件，将有效部分脚本复制出来，将文件后缀改为*.py文件，即可直接提交运行。
以上三种是常用的利用ABAQUS/CAE进行脚本录制和创建Python脚本进行二次开发的方法。由于模型的复杂程度不同，会导致录制脚本的复杂程度不尽相同，据此，本文总结了以下几点需要注意的问题：
（1）利用ABAQUS/CAE录制的脚本记录下了CAE操作中的所有命令和操作，其中包括视角转换操作代码和错误操作命令代码等，这需要我们在创建Python脚本时加以甄别和删减组合。
（2）在记录脚本之前在CAE建模之前先在脚本输入框中输入代码设置journalOptions。作用在于将CAE操作中所输入的数据以坐标方式记录到脚本中，方便后续建模参数化和变量替换。
2.2 参数化建模方法
首先，要建立建模环境，从Abaqus 中导入建模所需的所有程序模块。
其次，关键变量设置。如下例所示，将研究参数设置为变量，便于后期改变变量值完成重复性建模。
3建模实例
本文通过一个悬臂梁的Python脚本参数化建模并自动提交Abaqus重复计算以达到优化设计的实例来说明脚本语言建模的有效性和便捷性。
悬臂梁长度为2m，材料为圆钢管，截面外径为25mm，内经为设计参数，变化范围由20mm~25mm变化。悬臂梁左端固结，右端施加竖直向下集中荷载，大小为1kN。材料参数：E=2.1e11，v=0.3。优化设计目标，通过改变圆管内经大小，建立一组模型，提交计算后比较悬臂梁右端挠度值，当挠度值大于30mm时，增加内经，每次增加值为1mm，重新建模提交计算。
根据实例要求，将圆管内经设为自变量函数。
关键部分脚本代码如下：
def createBeam(inradium):
s=m.Sketch(name='__profile__',sheetSize=200.0)
s.Line(point1=(0.0, 0.0), point2=(2.0, 0.0))
p.BaseWire(sketch=s)
以上几行代码的作用是引入以圆管内经为参数的函数，建立出悬臂梁几何模型。
radius = 0.025
m.PipeProfile(name='Profile-1',r=radius,r0=inradium)
以上几行代码录入了悬臂梁截面形状，并将内径作为自变量引入横截面定义脚本程序。
while 1:
createBeam(inradium)
showDeflection(jobName, inradium, deflection)
if abs(deflection)
break
radium = inradium + 0.001
上段脚本代码的作用是循环计算优化设计的关键部分，通过if函数进行条件判定并通过while函数执行循环操作。
本例以比较简单的挠度条件作为循环计算条件，旨在说明Python脚本语言重复建模的功能使用，挠度计算结果如***1所示，与此同理，我们还可以建立更为复杂模型的判定和循环，以满足更多科研人员的研究项目需求。
***1 悬臂梁实例挠度计算结果
4结论
1)本文总结了几种常用的利用ABAQUS/CAE建模过程录制脚本代码，并编译形成Python脚本的方法，并提出几点注意事项。
2)通过对一个模型实例的建模分析，介绍了运用Python脚本建立参数化模型并利用函数进行条件判别和循环建模提交Abaqus计算，当满足终止循环条件后跳出循环的基本方法。脚本代码运行正常，计算结果可靠，验证了脚本方法的正确性和高效性，可以为其他同类研究提供一定参考。
参考文献
庄茁, 张帆, 岑松. ABAQUS非线性有限元分析与实例 [M]. 北京: 科学出版社, 2005.
参数化建模篇3
A
Gradual design optimization oriented aircraft parametrization modeling method
ZHU Yataoa，CHEN Fangb，LI Gaohuaa，LIU Hongb
(a. Dept. of Eng. Mech.; b. School of Aeronautics & Astronautics, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200240, China)
Abstract： As to the integrated aerodynamic stealth design optimization for aircraft shape, a gradual design optimization oriented design flow is proposed, for which a progression and hierarchy parametrization modeling method is implemented, the complex design variables are filtered by analyzing the impact level on parameters based on sensitivity analysis, and the integrated design optimization on aerodynamic stealth shape of aircraft is performed by Multidisciplinary Design Optimization(MDO) theory and differential evolution algorithm. The method is used for the design optimization of an aircraft shape, and the results indicate that the methods are feasible and can provide references for the multidisciplinary design optimization of aircraft shape.Key words： aircraft; aerodynamic stealth shape; gradual design optimization; parametrization modeling; sensitivity analysis
な崭迦掌冢2010[KG*9〗01[KG*9〗26 修回日期：2010[KG*9〗05[KG*9〗19せ金项目：国家自然科学基金(90205006)ぷ髡呒蚪椋 朱亚涛(1987―），男，江苏如皋人，硕士研究生，研究方向为飞行器综合设计优化与空气动力学，(Email)；こ 方(1977―），男，安徽太湖人，副研究员，博士，研究方向为高超音速空气动力学与超燃冲压发动机设计，(Email)0 引 言
随着对飞行器生存能力要求的不断提高，隐身化飞行器成为未来武器装备的重要发展趋势，因此需要对飞行器气动隐身性能进行综合设计优化.由于气动与隐身性能对建模的要求往往相互矛盾，必须开展同时满足气动和隐身学科需求的建模方法研究，使飞行器在综合设计优化后，同时具备良好的气动和隐身性能.
随着CAD和CAE等技术的发展，参数化建模已在实际设计流程中得到应用.孙中涛
［1］对飞机机翼结构进行参数化设计；张丽萍
［2］研究桥梁墩台参数化设计方法.但是，飞行器气动隐身外形综合设计优化相对常规外形设计优化的主要难点在于：首先，气动和隐身学科间存在耦合，难以直接应用传统优化方法优化，需使用多学科综合优化方法优化；其次，常用的建模方法不能满足多学科综合设计优化需求，需建立满足多学科设计优化需求的参数化建模方法；最后，同时考虑气动和隐身学科需求的建模方法必然带来比常规气动外形建模更多的参数，参数的增加使得设计优化任务有所增加并降低优化效率，需使用相应的方法对参数进行筛选分级. 针对以上问题，本文尝试进行参数化建模，并用有关工具筛选设计参数，最后将其应用于某飞行器的外形设计优化，以验证该方法的可行性和有效性.1 设计优化方法
多学科优化设计
［3］(Multidisplinary Design Optimization,MDO)方法的主要思想是在复杂系统设计的整个过程中集成各个学科的知识，并充分考虑各门学科之间的相互影响和耦合作用，应用有效的设计优化策略组织和管理整个系统的设计过程. MDO的优点在于可通过实现各学科模块化并行设计缩短设计周期，通过考虑学科间的相互耦合来挖掘设计潜力，通过系统的综合分析选择和评估方案. MDO作为专门的研究领域不过短短10余年时间，却已产生巨大的效益并引起广泛重视.
本文根据MDO的思想，参考分级优化
［4］思路，结合建模参数多和学科间耦合关系复杂的特性，将MDO理论应用到实际优化流程中，提出适合于工程实践的分级优化流程(见***1）进行设计优化.
*** 1 分级设计优化框架し旨队呕与一般优化相比有一定优势，本文提出的分级优化流程主要包含设计参数构建、敏度分析
［5］和分级优化流程等3部分，完成该流程应主要完成以下工作：（1）寻找合适的参数化建模方法，使设计参数能够适应渐进优化流程；（2）使用合适的工具（敏度分析工具）完成众多设计参数的筛选和分级；（3）使用合适的优化算法和优化策略进行设计优化.2 参数化建模方法
参数化建模是性能分析和设计优化的前提条件,是设计参数的直接源泉. 单学科参数化建模方法往往不考虑其他学科的需求，更没有考虑多学科优化的需求.因此，建立能同时反映气动和隐身学科需求并适应实际设计优化流程的的参数化建模方法，是气动隐身多学科综合优化的强烈需求.ご罅垦芯拷峁
［6］表明：隐身性能对尾翼布局和机身截面形状的变化较敏感；而气动性能则对机翼参数的变化较敏感.本文在综合考虑隐身学科和气动学科对建模参数不同需求的基础上，使用成熟的CAD商业软件，详细考虑CAD建模本身的渐进性和层次性，实现渐进分层参数化建模流程，见表1. 该流程首先实现多尾翼布局设计参数化；然后基于头部纵向线控制机身截面高度和宽度，确定机身初始轮廓，同时基于传统机翼构建参数（机翼面积、展弦比、根梢比、后掠角和上反角等）建立机翼模型；最后基于控制点、二次曲线和填充方式确定机身形状.所有建模使用的参数均可作为设计参数参与设计优化过程.け 1 渐进分层参数化建模步骤建模步骤第1步第2步第3步建模内容布局设计げ问化机身截面初始ね庑尾问化和せ翼参数化机身截面修形和ぬ畛洫せ身截面控制参数见***2.机身建模主要分为3个渐进步骤完成.
*** 2 机身截面控制参数さ1步,由***2可知，整个机身由4个截面控制，机身建模时首先以机身头部纵向线控制第1个截面的宽高，然后通过各个截面间距和伸缩比确定其他截面的宽高.其中，头部截面高度|CD|由头部纵向线上偏角 ∠AOE，下偏角∠BOE和头部长度L1控制，参数关系为 CD=L1・(tan ∠AOE+tan ∠BOE)(1)さ2步,通过确定各个截面的控制点位置进行截面设计.
第3步,通过截面控制点间二次曲线
［7］参数和截面间填充方式实现截面和机身修形，最终完成机身建模.
*** 3 截面参数化す菇ǚ椒ū疚氖褂每刂频愫投次曲线
［7］形状参数的参数化方法完成机身各截面的设计和修形. 由***3可知，该方法在截面宽度、高度已经确定的基础上，通过控制点E，F，G得到截面大体轮廓，最后通过控制点P,Q,R,S,T和U构造二次曲线得到详细的截面轮廓线.以上控制点的位置均由其所***段的比例因数定位.ね4描述二次曲线的构建方法：假设起点A和B为端点，而点C为过点A和B的切线交点，这样，在平面ABC内就可构建通过点A和B的二次曲线，且该曲线形状由点E的位置控制.引入二次曲线形状参数ρ，ρ=DE/DC，则可通过控制ρ的取值唯一地确定点E的位置，进而唯一地确定二次曲线AEB的形状.ね 4 二次曲线形状参数定义ねü截面1的纵向线参数、截面间的间距和伸缩比可得各个截面宽度、高度；通过调节控制点位置和二次曲线形状参数，可使截面表示成圆形、多边形等变化多样的形状，见***5；各个截面中间采用插值方法填充，对头部、机身的过渡段、机身和尾部可视其复杂程度选用直线、二次或三次曲面进行填充.ね 5 机身截面形状じ貌问化建模方法充分考虑建模的渐进性和层次性，先进行布局参数化设计，然后进行机身和机翼参数化设计，最后进行修形和填充. 渐进层次的参数化建模方法能适应分级设计优化流程，同时，基于控制点和二次曲线的截面构建方法能在成熟的CAD软件中顺利进行.在此基础上通过对CAD建模软件的二次开发，实现所有建模参数的提取、建模过程自动化，然后对三维网格划分软件Gridgen进行二次开发，实现网格划分的自动化，为性能分析和设计优化奠定基础.3 敏度分析
综合考虑气动和隐身学科以及渐进优化流程需求的外形设计方法带来比常规气动外形参数更多的参数(本文的设计参数达255个)，参数的增加会使设计优化任务增加并降低优化效率，虽然该建模方法已经考虑建模的渐进性和层次性，但每步建模过程中仍有大量设计参数，需要1种分析方法对设计参数进行筛选分级.传统的参数选取在很大程度上依赖于经验，缺乏实际的参考依据，本文选择设计优化中被广泛提及和使用的敏度分析方法对参数进行分析，提供设计参数筛选分级依据.
敏度是系统状态参数对设计参数的导数信息，反映系统状态随设计参数的变化趋势和改变程度.对敏度信息加以分析处理，可确定系统设计变量或参数对目标函数的影响大小,并最终用于指导设计与搜索方向、辅助决策. 对于多设计变量或参数问题，可使用敏度分析方法筛选出对目标函数影响大的设计变量或参数，提高设计优化效率.
工程中常用的敏度分析方法包括有限差分法和全局敏度分析法等.本文采用全局敏度分析法求解导数信息，其原理是按照隐函数求导法则求解各学科状态向量关于设计向量的全导数.该方法能综合分析参数对不同学科的敏度，提供参数分级筛选依据.4 性能分析方法
如果直接使用气动和隐身性能高精度分析方法进行优化，计算量大、耗时长，严重影响优化效率.所谓模型
［8］是指计算量很小，但其计算结果可代替高精度分析器计算结果的分析模型.采用模型作为分析手段可大大缩短计算时间，提高优化效率.因此，使用模型进行隐身和气动性能的分析.构建模型分为2步：（1）构建试验模型，获得样本点性能数据；（2）选择合适的模型构建方法构建模型.在设计空间中选取若干样本点作为试验模型.考虑到目前工程设计能够接受的限度，采用基于物理光学与等效电磁流理论的雷达反射面积（Radav CrossSection,RCS）分析器的模型计算RCS性能；采用基于NS方程数值计算
［9］的模型计算气动性能.5 优化方法
气动和隐身综合优化属于多目标优化问题，由于学科间的相互耦合，多目标综合优化问题很难存在1个最优设计点使其同时达到最优，但采用一定的优化算法和多目标优化策略，可使综合性能得到提高，满足设计要求.本文通过使用差分进化算法和基于约束的多目标优化策略找到符合设计需求的设计点.5.1 差分进化算法
差分进化算法
［10］是模拟自然界生物种群以“优胜劣汰、适者生存”为原则的进化发展规律形成的随机启发式搜索算法,其基本思想是从某一随机产生的初始群体开始，通过把种群中任意2个个体的向量加权后按一定的规则与第3个个体求和来产生新个体，然后将新个体与当代种群中某个预先决定的个体相比较.如果新个体的适应度值优于与之相比较的个体的适应度值，则在下一代中就用新个体取代旧个体，否则旧个体仍保存下来.通过不断地迭代运算，保留优良个体，淘汰劣质个体，引导搜索过程向最优解逼近.该算法简单易用、稳健性好，并且有强大的全局搜索能力，已在多个领域取得成功.5.2 基于约束的多目标优化策略
所使用的优化策略为：气动性能（升阻比值不低于5）；某些固定参数（机翼展长和机身长度）作为约束；三方向（前向、侧向和尾向）RCS值作为优化目标，其中多个优化目标之间运用线性加权的评价函数法处理.6 算 例
将渐进分层参数化建模方法用于构建某飞行器外形，然后对该飞行器进行基于敏度分析的分级设计优化.气动性能分析工况为高度5 km，马赫数
0.7，攻角4°，隐身性能分析工况为6.0 GHz，水平极化，5°仰角.
首先，对飞行器进行布局设计，在飞行工况一致、部件尺寸一致的情况下，以巡航状态下RCS均值为对比目标.布局设计性能对比见表2，可知4尾翼Π形布局具有最低的RCS均值，优于其他布局，故布局设计结果为4尾翼Π形布局.け 2 布局设计性能对比布局形式4尾翼Π形3尾翼T形2尾翼V形单尾翼1形RCS平均值1.135 31.326 81.190 51.145 8と缓螅对Π形布局飞行器设计参数进行敏度分析，根据敏度分析结果筛选排序得3级设计变量：1级设计变量为头部纵向线角度和机翼面积等；2级设计变量为截面控制点位置比例因数、机翼展弦比和后掠角等；3级设计变量为二次曲线控制参数.
最后，以整机头向、侧向和尾向RCS性能加权值为目标函数，以升阻比不低于5为约束，使用差分进化算法对3级设计参数进行分级优化，优化过程中上一轮参数优化结果作为下一轮参数优化的约束，每轮进化50代.
*** 6 进化代数与综合性能（适应值）曲线け 3 优化目标优化前后RCS值对比RCS方向头向侧向尾向优化前性能数值/dB2.99E-021.135 36.30E-03第1轮优化后结果/dB2.67E-020.598 94.89E-03第2轮优化后结果/dB2.51E-020.580 24.43E-03第3轮优化后结果/dB2.44E-020.578 84.30E-03RCS值变化百分比/%-1.73-48.60-31.70进化代数与综合性能（适应值）曲线见***6，可知在相同的进化代数情况下，多级优化与单级优化相比能找到更好的设计点，优化效果更佳.优化目标优化前后RCS值对比见表3，可知侧向和尾向RCS值均大幅降低，头向RCS值略有降低.***7和8为机身和机翼优化前后外形，优化后机身截面形状有明显改变，从类四边形变化为类三角形. ***9为优化前后RCS值对比曲线，可知优化后RCS值明显降低.***10为优化过程中升阻比变化曲线，可知升阻比随优化代数产生增减波动，但数值均大于优化约束值，满足约束条件.(a)优化前(b)优化后*** 7 机身优化前后外形
(a)优化前(b)优化后*** 8 机翼优化前后外形
*** 9 优化前后RCS值曲线*** 10 优化过程中升阻比变化曲线そ峁表明：在渐进分层参数化建模的基础上，通过敏度分析筛选设计变量，再经过布局设计、基于气动约束的分级优化后，飞行器RCS值得到较大降低，升阻比符合设计需求，该建模方法和基于敏度分析的分级优化能提高设计效率. 7 结 论
针对飞行器气动隐身外形综合设计优化，提出合适的设计优化流程，建立面向分级设计优化流程的渐进分层参数化建模方法，并使用敏度分析工具对设计参数进行筛选分级，最后对某飞行器进行分级设计优化.结果表明：(1)使用基于气动约束的分级设计优化方法能提高设计优化效率；(2)使用渐进分层的参数化建模方法构建模型不仅满足多学科需求，也能适应分级设计优化流程；(3)使用敏度分析方法对设计参数进行影响程度分析，能为设计变量筛选和分级提供指导. 因此，面向分级设计优化的渐进分层参数化建模方法实用、可行.参考文献：
［1］ 孙中涛. 基于曲面的飞机机翼结构参数化设计［J］. 计算机辅助工程, 2005, 14(4): 14.
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［3］ 王振国, 陈小前, 罗文彩, 等. 飞行器多学科设计优化理论与应用研究［M］. 北京: 国防工业出版社, 2006： 3349.
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参数化建模篇4
关键词：平板钢闸门;三维参数化设计;Autodesk Inventor ;骨架模型;自适应
一、概述：在中、小型水利枢纽及水电站金属结构闸门中，平面钢闸门运用较为广泛，工程布置多在水库的输水洞、渠道及水电站进水口、尾水渠，是泄洪建筑物的重要组成部分。
随着一批大型水电工程的上马，坝工技术和辅助设计水平的提高使得钢闸门的设计趋于复杂化，迫切需要在传统设计的手段和思路上进行改革，以适应当前的设计趋势。在科技飞速发展的今天，产品设计已经进入到了全新的三维可视化设计阶段, 三维参数化设计和二维设计相比有直观形象、容易事先发现设计缺陷等明显优越性，有助提高设计质量和效率，缩短设计周期，保证设计质量。
二、三维参数化建模思想
参数化技术是用一组参数来约定设计对象的信息模型，通过参数之间的关系与参数和设计对象的信息模型的关系，部分参数的修改可以直接导致设计结果的自动修改。参数化技术在CAD软件中应用会方便了零件的设计修改过程，提高了设计效率和准确性。
本文平板钢闸门三维参数化建模以Autodesk Inventor制***软件为平台，采用目前先进的自顶向下的设计理念，它强调从设计实体入手，从设计实体上衍生出设计人员需要的分析计算模型，二维工程***模型，通过实体的参数化模型带动分析模型和二维工程***模型的改变，达到提高设计效率的目的。因此，我们首先构建一个骨架模型，然后在此骨架模型上进行新零件的构建或已建零件的装配，通过添加装配约束使零件与骨架模型相关联，部分参数的修改可以直接导致设计结果的自动修改，从而实现参数化建模的思想。
三、平板钢闸门门叶装置的参数化建模过程
平板钢闸门一般是由可以上下移动的门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备三大部分所组成，本模型只是对平板钢闸门的门叶结构及装置进行了参数化建模。
1、门业结构的参数化建模
（1）主骨架的设计
以某拱坝平板钢闸门(事故检修闸门)为研究对象，先初规划出计出该设备的主骨架。主要是门叶结构的构建，其他设备都是在门叶结构的基础上而建的。而门叶结构主要是对面板、主梁、次梁、边梁、横向隔板的空间位置的规划，由此构建了以下主骨架模型，如***2所示。
本钢闸门门叶结构由底叶门叶结构、中叶门叶结构和顶叶门叶三部分组成，主骨架中不包含具体的零件，只是对平板钢闸门中面板、主梁、次梁、边梁、横向隔板的空间位置作出了规划，主骨架中包含了各个子装配体的设计基准，改变主装配体的参数，子装配体的空间位置也会相应的发生改变。
（2）子装配和零件的设计
当代表顶层装配的骨架模型确定,设计基准传递下去之后,可以进行单个的零件设计。这里,可以采用两种方法进行零件的详细设计:一种方法是基于已存在的顶层基准,设计好零件再进行装配;另一种方法是在装配关系中建立零件模型。零件模型建立好后,管理零件之间的相互关联性。用添加方程式的形式来控制零件与零件之间以及零件与装配件之间的关联性。
本文零件是在装配环境下的骨架模型上所建立的，在构造骨架模型时创建了许多工作平面作为建立零件的参考面；在工作平面上新建草***，完成零件的二维轮廓绘制，尺寸是随意的，没有进行约束，处于欠约束状态；选取截面拉升设计厚度（也可参数约束），利用Inventor强大的自适应功能，将零件的各个面与框架的对应参考面添加相应的约束。零件会定位在相应的位置，它的尺寸与骨架模型对应的尺寸相关联。当框架的尺寸发生变化时，零件与它相关联的尺寸也发生相应的变化，从而实现参数化建模。
以底叶结构面板为例：
1）在装配环境中单击“创建零部件”按钮，进行创建在位零部件设置，然后在草***环境中骨架模型所对应的参照面上进行面板的二维轮廓绘制，面板轮廓绘好后---右键菜单---点击结束草***--退出草***环境。
2）零件转到了特征面板，单击“拉伸”按钮，进行相应的特征设置，单击“确定”按钮。然后单击右键，点击“完成编辑”按钮，结束零件特征，特征面板转到部件面板。
底门叶面板是创建的第一个零件，inventor自动将该零件固定，要想实现零件的自由拉伸，必须右键单击该零件，弹出对话框中，在取消固定按钮前边的“√”，并且开启自适应按钮前边的“√”。
3）零部件的装配约束：
单击“添加装配约束”按钮，出现添加装配约束对话框，点击“装配”中的“配合”，在“选择”中单击“第一次选择”选取面板的上边缘，单击“第二次选择”选取创建的工作平面，在“方式”中选取“表面平齐”选项，单击应用按钮。
按同样的方法，将底叶面板的其他三个面与所创建对应的工作面参加相应的约束，这样底门叶结构的面板按我们的设计要求固定在了主骨架模型上（***3）。把主骨架的尺寸发生变化时，对应面板的尺寸也会随主骨架尺寸的变化而变化，从而达到参数化建模的效果。
同理，把钢闸门门叶结构的其他面板、主梁、次梁、底梁、顶梁、边梁、吊耳等零件也建立在主骨架对应的参照面上，这样完成了平板钢闸门门叶结构的参数建模工作
2、平板钢闸门门叶装置的参数化建模
由于主轮装置、笼罩装置、止水装置、配重装置和反滑块装置结构比较复杂，我们是作为***的零部件设计的。#p#分页标题#e#
零件的参数化设计流程为：创建零件→创建表→将表连接到现有零件→为现有特征尺寸制定参数→通过改变一个参数值来调整零件大小，利用 Autodesk Inventor的装配模块运用配合、对准角度、相切、插入等约束条件消除其自由度，将创建好的零件进行装配。最后在装配模块中将主轮装置、笼罩装置、止水装置、配重装置和反滑块装置对其添加相应的约束安装在平板钢闸门门叶结构上，至此平板钢闸门总装置的参数化建模工作完成，
3、平面钢闸门的干涉检查
利用inventor进行虚拟零部件装配，零部件之间的装配约束设置不当，就有可能造成两个或多个零部件同时占用相同的空间。为了避免上述问题的出现，inventor中设有干涉检查功能，在零部件交叠处，干涉部分临时显示为实体。
干涉出现后的修改方法：首先确定主因，例如螺栓和螺丝连接出现干涉，可能原因有：连接强度不够，尺寸设计不匹配；测定修改数据；修改模型特征；重新干涉检测，如果没有问题，说明模型准确可行。
4、工程***
模型设计完成后，在Autodesk Inventor工程***模块中，读取三维模型到IDW***纸中，通过投影消隐生成需要的各个视***，再添加中心线，尺寸配合，形位公差，粗糙度，技术要求等能清楚传达设计信息的各个要素，便成为指导设计生产和施工的平面***纸。
四、结论
本文以Inventor作为建模工具，以平板钢闸门作为研究对象，对其三维参数化建模进行了比较详细的叙述。通过上述参数化建模方法，可得出如下结论：
（1）利用Inventor作为钢结构建模，形象直观、容易事先发现设计缺陷等明显优越性，有助提高设计效率，缩短设计周期，保证设计质量。
参数化建模篇5
关键词：三向格子网壳、APDL、 参数化建模
引言
本文对三向网格型单层球面网壳结构的几何特性进行研究，根据极坐标与直角坐标的转化关系，利用ANSYS自带的编程语言APDL和UIDL编制了相应的程序，实现了三向格子型单层球面网壳网壳结构在ANSYS平台上的参数化建模，并给出部分程序和建模结果。用户仅需输入矢高（F）、跨度（S）、环向循环对称区域数（Kn）、径向网格数（Nx），这些宏观控制参数即可生成所需模型，为下一步结构分析和优化设计奠定基础。
1.建模方法
1.1 三向格子型单层球面网壳
1.1.1几何描述
控制一个单层球面网壳的主要宏观几何参数有矢高（F）、跨度（S）、循环对称区域个数(Kn)、环杆的圈数(Nx)。
由几何关系得球曲率半径：
（1）
R――球曲率半径
F ―― 网壳矢高
S――网壳跨度
计算相邻两圈环杆对应的球心夹角 :
（2）
R――球曲率半径
S―― 网壳跨度
Nx――环杆的圈数
三向格子型单层球面网壳的网格在水平投影面上呈正三角形，即在水平投影面上，通过圆心作夹角为 的三个轴，将轴n等分并连线，形成正三角形网格，再投影到球面上形成三向格子型网壳。如***2
***1 三向格子型单层球面网壳水平投影***
1.1.2节点坐标计算
三向格子型单层球面网壳上任一节点i的坐标，可先由水平投影面上求出，在按下式球坐标：
在笛卡尔坐标系下，定义顶点为节点1，由第一开始，依次建立各圈节点。各圈节点数目不同，每圈节点数目为Kn倍圈号，即第i圈有Kn*i个节点。相关命令流如下：
n,1,0,0,F !把最顶点定义为1号结点
*do,i,1,Nx !i表示圈数
*do,j,1,kn*i !j表示每圈上的结点数
x=(S/2)*(i/nx)*cos((2*pi)/(kn*i)*(j-1))
y=(S/2)*(i/nx)*sin((2*pi)/(kn*i)*(j-1))
z=sqrt(R**2-x**2-y**2)-(R-f)
n,j+i*(i-1)*kn/2+1,x,y,z
*enddo
*enddo
1.1.3单元连接
环向杆连接。利用循环命令，由内向外依次连接环向相邻节点，第i圈第j区的单元是连接节点1+Kn*(i-1)*i/2+j与节点1+Kn*(i-1)*i/2+j+1而成，各圈最后一对称区的单元由该圈首节点1+Kn*(i-1)*i/2+1与末节点1+Kn*(i-1)*i/2+Kn*i连接而成。
径向杆连接。由于各圈杆节点数目不同，利用三重循环命令，找到节点规律进行单元连接。
2 定制参数输入界面
!定制用户化***形交互界面
MULTIPRO,'start',4 !交互输入网壳的几何参数
*cset,1,3,F,'Vector High=(mm)',10
*cset,4,6,S,'Shell Span=(mm)',30
*cset,7,9,Kn,'Cymmytric Area Number= ',6
*cset,10,12,Nx,'Node Circle=',4
*cset,61,62,'Please input geometry parameters'
MULTIPRO,'end'
*if,_button,eq,1,then !如果选择Cancel按钮终止运行
/eof
*endif
***2参数输入界面
参考文献：
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参数化建模篇6
非标准舾装件设计现状
船舶舾装件大多数都已经标准化，一般的专业化船舶生产设计软件都已经建立了舾装标准件的通用数据库。但大量的非标准舾装件的设计在目前仍然靠设计人员手工用AutoCAD绘***的方式，效率不高。另外非标准舾装件由于其尺寸和形状往往根据周边结构和设备进行变化，还需要与船舶实际的布置相一致，往往要进行多次修改。一旦需要修改，便需要设计人员一个个零件地进行创建、复制或移动，具体操作过程重复单调，费时费力，使得设计过程繁琐冗长，这严重影响了产品的开发效率。
船舶非标准舾装件实现参数化设计的基础
通过对非标准舾装件特点的研究，我们可以发现非标准舾装件虽然种类较多，类型各异，但绝大多数的尺寸和结构形式则基本一致，不会有太大的变化，便于进行参数化设计。参数化设计还能够使设计人员在设计的同时实现参数化建立数据库，极大的方便后续设计工作。因此，对非标准舾装件采用参数化设计技术可缩短设计周期，提高设计效率，改善绘***质量。
在船舶非标准舾装件参数化设计中，首先必须建立参数化模型。参数化模型有多种，如几何参数模型、力学参数模型等等，本方案只建立了几何参数模型。在船舶非标准舾装件参数化设计中，同类零件往往只是尺寸不同而结构相同，映射到几何模型中，就是几何信息不同而拓扑信息相同。因此，参数化模型要体现属具的拓扑结构，从而保证设计过程中几何拓扑关系的一致。
在对舾装件的形状拓扑关系进行分析的基础上，在AutoCAD 中用VB语言建立了各零件的标准参数模块，然后通过修改参数，调用各模块完成尺寸修改，设计出各类不同零件，并将其插入到船舶***纸中，用程序实现自动生成布置***。
非标准舾装件参数化设计与数据库建设
1、系统模块结构***
***1
本系统是在Visual Basic集成开发环境中，对AutoCAD进行二次开发，并结合Access数据库技术，从而建立的一个与AutoCAD系统集成的非标准舾装件参数化CAD设计程序。
根据本系统的体系结构***，按功能模块划分，本系统由四大部分构成：通过VB开发的用户界面模块；实现参数化的AutoCAD应用程序模块；利用VB建立的AutoCAD部件数据库模块；设计参数数据库模块。各模块相互关联，相互调用。系统模块结构***如***。各模块的基本功能如下：
参数数据库模块：数据库主要存放的是控制零件大小等几何设计参数值，以及零件名称、编号等非几何参数。其功能是管理汇总需要使用的的船舶非标准舾装件参数数据。
AutoCAD应用程序模块：该模块是参数化系统的***形显示模块，它直接反应参数化设计的结果。
VB用户界面模块：它是用户与参数化设计系统进行人机交互的窗口，由若干菜单和对话框组成，该模块利用VB语言强有力的开发能力以及数据库访问手段，把AutoCAD应用程序、参数数据库以及属具参数化模型库有机地结合起来，支持着程序的正常、稳定运行。
舾装件实体库模块：该模块功能是提供可以参数化驱动的船舶舾装件实体块模块。按照标准对各零件建立一系列的模型块，只要用户按照标准输入零件名称及其控制参数，就可以得到相应的零件实体模型。
本程序以基于尺寸的参数化设计为基础，总体开发思路如下：采用二维模型与程序控制相结合的方式，首先在AutoCAD中用交互方式创建二维原始模型，并建立一组能控制二维模型形状和几何关系的设计参数。然后在Access数据库中建立相应的数据表。最后用VB开发工具编写程序接口程序，并利用ADO数据库接口技术使该模型样板与其设计参数数据库相关联，同时利用VB设计友好的用户交互界面。参数化程序通过对模型的设计参数编程，来实现设计参数的读取以及二维模型的再生。
2、参数数据库表的创建
非标准化舾装件设计参数数据库是整个程序的重要基础之一，它存储着部件的各种参数，部件生成时的数据、调用部件***形库所需数据以及AutoCAD中驱动设计参数的尺寸都必须从该数据库中获得。
采用Access2003搭建整个部件参数数据库，包括其中各张表的建立、各张表属性的设定、各张表之间关系的设定。
数据库是由一系列的表组成，表包含了数据库中的数据和其他的数据库对象，定义这些数据库对象的目的在于支持对数据的处理操作。存储在数据库中的数据通常与特定的客观实体或过程有关。由于本系统中主要考虑为设计部件布置时提供部件参数，根据布置绘***的需要，按照部件不同的位置分别建立对应参数表Situ1、Situ2、…、SituN，其中N为位置编号。用这些表来存储部件参数信息，以某具置表为例，其构如下表所示：
表1 位置几何参数表结构
3、非标准舾装件参数化设计流程
在进行非标准舾装件设计时，一般应根据船型特点、有关规范规定和船东提出的需求等方面综合考虑。通常根据部件的位置参数xi，yi等基本参数确定各部件位置，然后根据船东的要求或设计者的意***设置各部件的基本参数（包括部件个数、尺寸等），最后对该船的每个非标准舾装件进行参数化建模，并导入模型数据库。其流程***如下：
***2 系统流程***
本系统首先确定待设计的非标准舾装件进行参数化建模，并将这些参数存储在数据库文件中，最后通过VB集成开发环境来调用数据库数据，并在AutoCAD***形环境中生成舱室布置***。这个程序的开发的主要内容为：
用户交互界面的开发。利用VB的可视化编程控件，编写相应的对话框和菜单，设计系统的用户交互界面。
接口程序的设计。在VB集成开发环境下设计VB与数据库以及AutoCAD的接口程序，以实现VB程序与AutoCAD的数据交互，从而完成系统的开发。
非标准舾装件零件***形模块的构建。运用 AutoCAD Active技术，在VB集成开发环境下，分析各非标准舾装件***形的特征及尺寸关系，建立各类常用非标舾装件的实体绘***模块，设置合理的参数驱动关系，调试无误后，存储在VB相应的模块或过程中，作为参数化设计的通用实体模型。
零件参数数据库的建立。在Access中建立各类非标准舾装件模型对应的设计参数数据库，每一个数据库由数据表组成，以存放不同类型非标准舾装件的参数。设计参数分为几何参数和非几何参数两种。前者如属具大小与位置尺寸等数值型参数，后者是表明非标准舾装件类型以及其编号的一些非数值型参数。
参数化建模篇7
关键词：参数化设计 几何学 设计过程
1、项目概况
成都天府国际金融中心位于成都市南部副中心金融总部商务区的核心发展区，2008年建成投入使用，其设计理念与构思为：以“现代、简约、优雅”的方式，营造“花园”的环境。
本工程为该项目中新增配套功能建筑，由中国建筑西南设计研究院有限公司设计，主要包含两栋超高层塔楼、连接地铁站厅的地下配套商业及车库等，总建筑面积约16.8万m2。超高层塔楼北楼为公寓及配套服务商业，南楼为办公及商务会议功能，建筑高度均约为220m，地下室为配套商业服务设施、地下车库及设备用房（***1）。
因成都天府国际金融中心为改扩建项目。用地极其紧张。新增建筑与周边已有建筑退距接近极限，在解决了既有条件下的各种改造问题后，新设计力求达到与原设计的和谐共融。本工程在设计策略上采用了与原有建筑设计手法同质异构的几何法则，并以几何学原则为构成基础，推导出建筑形态、结构主体、表皮形式等完整的建筑系统。在设计过程中采用参数化设计手段，通过几何学的控制方法，确保建筑设计的高品质完成。为施工的高完成度奠定了坚实基础。
2、采用参数化设计的缘由
“在我看来。建筑学是几何秩序的一种表达和应用。”——尼克斯·A·萨林加罗斯
2.1 本项目的几何特征
本项目基本形体为被椭圆柱面及圆柱面切割的椭球体形态，其上下收分的形态和复杂的双层幕墙表皮（***2）不同于常规线性形态的高层建筑，复杂形体与表皮若采用常规的二维设计方式，将带来设计的众多盲点和粗糙的细节处理，同时修改极为不便且绘***非常繁琐，在设计周期上也难以满足业主的迫切要求。基于对原设计建筑几何形式“优雅”特征的延续与推进，设计过程中不可避免地要对建筑形体进行多次反复的优化、对比和调整。作为非线性的形体。其平、立、剖面和外网幕墙界面等几何要素是与建筑形体紧密关联的。每一次对形体的调整都将造成二维设计***纸的大量修改。
建筑工程是一个复杂的系统工程，而本项目在既成的简洁优雅的空间环境中。新的非线性地标形体是以其几何特征为纲的系统。设计需要一种工作方法能够融合由上至下和由下至上的层级逻辑并以一种相互回馈的方式运作，它应该能帮助建筑师实现从设计到建造过程的良好控制，而参数化设计正是我们所需要的设计方法。
2.2 参数化设计的特点
参数化设计其实就是参变量化设计，即设计是受参变量控制的，每个参变量控制或表明设计结果的某种重要性质，改变参变量的值会改变设计结果。参数化本身关注的是数学函数中的变量处理，而这些处理又会给形式的生成带来一系列的可能性。因而特别适用于复杂曲面的系统化控制。
通过参数化建模将本项目进行几何梳理是顺利完成项目的关键手段与合理方法。从建筑单体的整体形态到各层平面的边界确定、层与层之间的结构柱定位，以及幕墙各个板块的划分和编号，参数化模型将从构件几何系统出发，对与其相关的各层级的问题逐一作数据化的解决。
3、参数化设计的解决方案
“在建筑实践的现实世界中，数字技术已经渗入到方方面面，而设计师正是要负责数字技术在方方面面的联系。——彼得·绍拉帕耶
本项目设计采用Rhinoceros建模软件结合Grasshopper参数化插件进行参数化建模（***3），参数化设计贯穿从方案到施工***的设计全过程，并在设计中后期结合Autodesk Revit建立BIM模型，为建筑设计的完整性和精确性提供技术保障。
3.1 形体优化——方案设计阶段
方案设计阶段，设计尺度以建筑单体几何形态控制为主，在前期的形体推敲过程中。参数化建模是逻辑性地确定建筑形体的科学方式。
在概念方案阶段确定基本造型后，形体优化成为从概念到实践的首要工作。概念方案阶段采用Rhinoceros软件建模。超高层塔楼原基础形体为多个不同标高的椭圆形平面放样（loft）组合的结果。缺乏整体统一的几何规则。在定位和几何划分上缺乏规律性。
构造可知（Construction-aware）的几何造型是进行规则几何划分的前提条件。设计出于对后期深化设计及施工过程的考虑，建筑模型中结构的规则性使重复性的单元能够预制造和大量生产。因此在方案设计阶段，需要在最初的几何定义之后进行一种重设计的阶段，其目的在于建立建筑形体可描述的几何学规则。
在确保建筑形体的美学特征和施工建造可行性的前提下。我们将建筑基本形体修正为椭球体，并将几何中心调整到避难层位置，赋予建筑对称性质，将定位和几何划分尽量简化。同样，形体的切削线也由自由曲线简化为与基本形体更加吻合的椭圆线与圆弧线的组合（***4）。
3.2 几何细分及定位——初步设计及施工***设计阶段
“建筑几何学提供的工具可以将标准数字模型转化为适合建筑应用和制造的形式。这个转化过程被称为‘合理化过程’。”——赫尔穆特·波特曼
初步设计及施工***设计阶段：在方案过程建筑形体确定之后，深化设计为达到指导施工建造的目的。在建筑定位及幕墙分格方面。用参数化建模可以结合现有的二维设计出***方式达到预期目标。
在该阶段主要进行模型逻辑的细分工作。设计由外形的整体视觉效果细化具体到构造实施的构件单元，设计过程中通过参数化的几何细分，对建筑模型的实现进行合理化。合理化过程需要进行几何重计算。在此过程中确保与原设计的几何偏差最小，并且同时满足面板类型、表皮平滑度、面板排列美学、生产成本等方面的需求。
建筑形体对幕墙完成面的效果起到决定性的控制作用。建筑幕墙板块排布以整体几何形态为依据。也和平面边界线的定位相关联。建筑主体结构采用了型钢混凝土框架一核心筒一伸臂结构体系。因建筑钢管混凝土框架柱采用随形体倾斜的斜柱形式，故柱及钢梁定位也由建筑形体的几何规律控制。因此本项目参数化模型是以建筑形态为基础，发展出平面、幕墙、梁柱等各层级构件的树形数据结构。各层结构之间通过几何的数据关系相关联。
由于两栋塔楼的功能差别。南楼办公楼采用4.125m的层高。北楼公寓楼采用3.3m的层高，两栋楼通过标高公约数在每4层与每5层位置分段对应。外幕墙与既有建筑一致。采用双层表皮，外层冰花纹镂空铝合金板幕墙与既有建筑外幕墙和而不同。内层为玻璃及铝板组合幕墙。
内层幕墙为本建筑的气候边界，与室内空间及室内布局直接相关，在综合了经济、节能、制造等多方面因素之后，设计采用垂直的幕墙形式。即各层通过退台方式（***5）拟合三维非线性曲面形体。考虑幕墙分格的标准化要求，设计采用3种宽度尺寸的板块，通过其合理排列方式，限定幕墙竖梃在结构柱位置或与结构柱基本对齐。同时通过幕墙节点构造设计，推导出内层幕墙与楼板边界距离，确定楼板定位点位置（结合幕墙竖梃预埋件）（***6）。
外层镂空铝合金板幕墙是体现建筑外立面视觉效果的重要因素。建筑形体的优雅曲面形态通过其标准板块划分和规律排布组合成型。因椭球面不是可展曲面。无法通过小尺度的平面板块完全拟合。因此须在设计设定的允许误差范围内进行拟合。
外层金属幕墙参考既有建筑构造。采用横向圆钢管承重的结构方式。由于其紧邻的上下两层间外轮廓径向距离较小，通过幕墙节点构造设计，优化为连接尺寸与角度可调的连接件，缩小板块间的角度和尺寸的误差。将其控制在视觉效果可以接受的范围内。采用标准尺寸的平面板块近似拟合出椭球面的整体曲面效果（***7）。
在确定外网板块排布原则后，利用Grasshopper内置的微分几何方法，确定各个板块的位置和倾斜角度，12种冰花纹板块通过软件随机排列并编号。最后通过数据分析查验和渲染观察比较。平衡几何误差和美学诉求的关系（***8）。
细部设计上，通过Grasshopper模型的细节推敲、尺寸数据检查以及构造详***的绘制。综合三方面工作并比较分析。对原有模型参数进行调整修正。在墙身大样、幕墙转角、金属外网收边钢管分段、钢管混凝土柱与钢梁交接节点等方面。参数化设计均成效显著。
在深化设计过程中，建筑效果控制以形体为核心，随着设计进程的逐步深入，发展出以几何关系参数为控制要素的结构层次清晰的参数化电脑模型。在建立准确电脑模型的同时。结合现行的二维表达施工***出***形式。将模型及其数据通过坐标表格、展开立面、构造大样基础***等转化为二维***纸表达的形式。形成满足现行规范的数据充足的***纸（***9）。施工建造中能够与电脑模型互为验证。为项目的高完成度实施提供了良好的先决条件。
3.3 模型转化——与BIM软件的配合设计
在初步设计及施工***设计过程中，用参数化漠型固化导入Autodesk Revit软件中。提供几何控制的点线面。将抽象的几何模型建筑化。通过各相关专业的三维协同建立系统的BIM模型，并在Naevisworks软件中进行碰撞检查。将碰撞结果反馈给各相关专业设计人员。在这—过程中，设计参数和几何规律被转化为可实施的BIM模型，参数化设计的优势得到充分体现（***10）。
4、结语
“参数化系统是为建筑服务的。”——阿里·拉希姆
纵观设计全过程，参数化设计的方法在本项目的各项（专业及系统）设计中起到决定性统领的作用。以笔者看来，以下几点是本项目参数化设计中的关键点：
（1）贯彻始终的几何学规律：设计从初期的几何学形体描述、中后期的深化建模和各部分细节的推敲优化。都是对建筑从整体到细节的基于对几何学关系与美学特征把握前提下的操作。
（2）控制参数逻辑关系的组织：区分建模过程中的可调参数、固定参数与常数是明确和简化参数化模型的首要步骤，在建模过程中明确数据相互影响的因果关系是建立逻辑的参数化模型的决定性因素。
参数化建模篇8
关键词：参数化设计 族表 UDF 程序（Pro/Program） Pro/Toolkit
中***分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0032-02
三维机械设计已经成为机械设计的潮流和趋势，它能反映实际产品的设计、构造及制造过程。采用三维机械设计方法可以在设计之初建立三维立体模型，方便地进行产品设计，缩短了产品和研发设计周期，提高了设计质量。参数化设计是目前维机械设计应用技术中最重要的技术之一。
作为应用最广泛的三维机械设计软件―Pro/E软件，是美国PTC公司开发的CAD/CAE/CAM三维软件，它具有参数化造型、模块化结构、基于特征的实体模型、3D实体模型、单一数据库及其全相关性等功能，可使产品设计开发流程大大简化，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化。Pro/E软件在参数化设计方面的优点使其在产品参数化设计应用中发挥了巨大作用。
1 参数化设计概念及优点
参数化设计指在已对***形所建立的几何约束（尺寸约束和拓扑约束）基础上，通过调整参数来修改和控制几何形状，从而自动实现产品的精确造型[1]。
参数化设计方法更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想，它与传统设计方法相比，不仅仅局限于产品的详细设计阶段，可支持设计过程的完整阶段；可以快速地进行设计修改并有效地利用以前的设计结果；支持并行设计符合设计人员的习惯。除此之外，参数化设计还能够使设计人员在设计的同时实现参数化建库，极大的方便后续设计工作。
参数化设计极大的改善了***形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配，公差分析与综合、机构方针、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，体现出很高的应用价值。
2 Pro/E软件的参数化技术特点
参数化特征设计是Pro/E软件主要功能之一。通过有机地结合参数化设计和特征建模，Pro/E软件可方便地进行参数化建模。模型中的每一特征及尺寸都有相应参数一一对应，同时可通过关系将参数建立联系，使各模型及模型的特征及尺寸具有全相关性，实现对模型的控制。同时设计人员对其中一个特征或尺寸进行修改后，全局设计的相关修改可自动实现，以确保所有零件和多个环节的数据一致性。
3 Pro/E软件的参数化常用设计方法
Pro/E软件为用户提供了丰富的参数化设计方法和工具，常用的有：族表（Family Table）、用户自定义特征（User Define Feature，UDF）、程序（Pro/Program）、开发工具包（Pro/Toolkit）等。
3.1 族表
族表是Pro/E软件提供的一种可以复制特征的高级工具[2]。族表是本质上相似零件（或组件或特征）的集合，使用族表功能可以将产品开发中用到的标准件或结构相似的零部件生成产品库，从而可以在设计中方便选用。在产品装配模型中，族表使得组件中的零件更加容易互换。
创建族表首先要创建一个基本的类属零件，该零件需具有代表性并尽可能包括所有特征和尺寸参数。以类属零件作为基础，根据设计需要，确定需要变化的特征和尺寸等参数并将其写入族表，Pro/E软件通过读取族表内容从而生成系列化的衍生零件。也可以创建装配族表。整个族表可使用Microsoft Excel电子表格来管理并方便地修改参数。
3.2 UDF
用户自定义特征是把产品设计中常用的一些特征组合成为一个群组特征，对放置参考、可变化的尺寸特征进行定义并加以标注命名后保存起来，在设计需要时调出来使用生成设计衍生件的特征参数化建立方法。
UDF的使用流程主要有以下步骤：规划并创建参照模型，建立UDF，放置UDF[3]。
在建立UDF时，应保证UDF组外的特征和尺寸尽可能少，并在参照模型内尽可能建立特征和尺寸之间的关系。同过对UDF时的定义进行清楚的标注使UDF库的创建者和使用者根据定义能顺利地建立新特征并生成设计衍生件。
3.3 程序（Pro/Program）
程序（Pro/Program）是Pro/E软件中的一个可程序化模块，它将模型的整个创建过程记录下来，包括特征类型及建立过程、尺寸参数设置、关系等创建特征所需要的所有信息，以类似于BASIC语言的简单程序来表示。程序经过适当修改后运行，Pro/E软件可以通过提问的方式完成手动的删除、特征显示和隐含、特征和尺寸的修改、暂停再生过程和附加特征等。设计人员可以根据产品研发需要编辑修改模型的Program以实现模型的建立和修改，可以方便地生成一族外型类似的模型及特征，这将大大加快建模速度，提高设计效率。
使用Pro/Program的步骤：对零件进行分析，提取零件的关键参数，然后设置参数变量，以便后续建模，并根据需要确定驱动参数；创建零件模型；编制程序；运行程序[4]。
3.4 Pro/Toolkit
Pro/Toolkit是针对Pro/E软件功能强大的二次开发和参数化设计工具，它装了许多针对Pro/E软件底层资源调用的库函数与头文件，能够使外部应用程序安全有效地访问Pro/E软件的数据库和应用程序。由于Pro/E软件提供了大量的库函数和定制标准Pro/ENGINEER用户界面的能力，使用和操作方便简单，使其在二次开发及参数化应用领域有着较为广泛的应用基础和良好的应用前景。
使用Pro/Toolkit开发应用程序进行参数化设计包含以下步骤：编写源文件（包括资源文件和程序源文件）、编制Pro/Toolkit应用程序、编译生成可执行文件以及在Pro/E软件中的注册和运行可执行文件[5]。
4 基于Pro/E软件的参数化设计实例
族表、UDF、程序（Pro/Program）是可在交互模式下操作，可用于重复性高、外形特征类似的或结构和特征之间关系较复杂的零部件的参数化设计，对于复杂件很难再生成功。Pro/Toolkit可结合上述方法，利用Pro/Toolkit提供的菜单和可视化界面的定制技术，设计出方便实用的人机交互界面，通过设计参数来控制三维模型，实现产品设计参数化。
以19”机箱为例，介绍基于Pro/Toolkit的Pro/E软件的参数化设计的实现过程。
4.1 建立基准模型及参数
在Pro/E软件交互模式下利用Pro/E软件自顶向下设计工具中的布局和骨架模型建立机箱模型。在布局中定义机箱的参数和尺寸，根据文献[6]建立参数和尺寸相互之间的关系，并根据设计需要将机箱U数、机箱深度、把手间距和面板厚度作为变量参数输入。
4.2 创建菜单
在主程序中使用Pro/Toolkit里的ProMenubarMenuAdd（）函数在Pro/E软件菜单栏里增加“机箱参数化设计系统”的菜单条。使用ProMenubarmenuPushbuttonAd（）函数在“机箱参数化设计系统”菜单条下添加“钣金机箱设计”、“铝板拼接机箱设计”、“铝板焊接机箱设计”、“非金属机箱设计”、“非标机箱设计”及“帮助”等菜单按钮，同时对应建立与之对应的“message. Txt”文件。使用ProCmdActionAdd（）函数设计各菜单按钮的动作函数，实现通过单击按钮打开对应对话框的功能。通过Pro/Toolkit创建的菜单结构如***1所示。
4.3 可视化界面设计
在VC++开发环境下建立MFC App Wizard（dll）工程，通过VC++开发环境提供的可视化界面设计对界面进行布局、修改和调试。可视化界面的设计涉及两个方面：一是按界面的布局编写资源文件；二是针对UI对话框的功能编写相应的控制程序[7]。
4.4 主程序设计
在工程文件中加入并编写开始函数use_initialize（）和结束函数use_terminate（）。利用ProParameterValueGet（）函数遍历获得机箱的参数值，然后利用ProParameter Valueset（）函数对变量参数设置成输入的参数值。建立参数与可视化界面之间的传递和界面中对话框按钮的动作函数。利用ProSolidRegenerate（）函数进行模型再生。
4.5 编译连接
通过设置好包含头文件的路径和连接所需库文件的路径完成编译环境设置后，用VC++6.0进行编译连接生成动态链接库文件。
4.6 注册和运行程序
编译连接成功后，制作一个（*.Dat）的注册文件，采取手动注册的方式进行Pro/Toolkit应用程序的注册。完成注册后就可以选取启动命令选项运行应用程序。如***2所示，程序运行显示参数输入对话框， Pro/E软件根据输入的参数生成所需的模型。
5 结语
该文介绍了Pro/E软件的参数化技术特点及常用参数化设计方法，给出了部分设计方法的基本步骤，并通过机箱设计的实例来对Pro/E软件参数化设计的基本步骤作进一步的说明。设计实例说明Pro/E软件在参数化设计方面具有广泛的应用前景，通过Pro/E软件进行参数化设计可大大提高产品的设计效率。
参考文献
[1] 孟祥旭.参数化设计模型的研究与实现[D].北京：中科院计算机技术研究所，1998.
[2] 文熙.Pro/ENGINEER野火版4.0实例宝典[M].北京：电子工业出版社，2008.
[3] 吴礼征.基于Pro/E的零件库建库工具的研究与开发[D].武汉：华中科技大学，2005.
[4] 林清安.PRO/ENGINEER零件设计：高级篇（上）[M].北京：清华大学出版社，2003.
[5] 李世国.Pro/TOOLKIT程序设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
参数化建模篇9
关键词：集合模型；方程模型；几何模型
数学模型通过数学方法，可将需要解决的实际问题转化为熟知的数学知识，建立数学模型可简化运算过程，帮助学生快速求解出答案。本文主要分析了数学建模的内涵以及数学建模的一般步骤，并以集合模型、方程模型、几何模型为例，阐述具体的建模方法及其应用实践。
一、数学建模内涵
所谓数学建模，即根据某种具体事物的特征和其与数量之间的依存关系，利用更加直观、形式化的语言，将其概括为一种数学结构的过程。一切数学概念，包括数学公式、方程、算法等都可以称之为数学模型。如圆锥体的概念就是数学模型，圆锥体本身是自然界中物体的一种表现形式，但是利用数学建模就可以将其转化为一种直观的数学表述，并可在此基础上进行数学运算。再如数学教材中关于数量关系的运算，三棵树与七棵树合起来就是十棵树，转为化数学模型就是“3+7=10”。数学建模过程是为解决问题所构造出的一种模型表现，利用数学模型可快速解决实际问题。
二、数学建模的一般步骤
数学建模主要包括三个步骤：第一步是根据需要解决的实际问题选择合适的数学模型类型，如求解物体表面积就需要选择几何模型，求解数量关系就需要选择方程模型；第二步是将实际已知的信息应用在数学模型上并进行推理和演算，得出答案；第三步是将所得答案应用在原实际问题中，即实际检验。
三、常见的数学建模方法及其应用
1.集合模型建模方法及其应用
集合模型建模过程就是将已知条件中的关系看作集合之间的关系，借助集合的交、补、合并原理和计算方法求出答案。如某舞蹈队共45人，其中，20人参加拉丁舞排练，10人参加民族舞排练，只有1人既参加了拉丁舞排练也参加了民族舞排练，那么只参加拉丁舞排练的有多少人？没有参加任何一种舞蹈排练的有多少人？从题干描述可以得知，拉丁舞排练人数与民族舞排练人数之间产生了交叉，可借助集合模型进行求解。我们以长方形的平面部分表示整个舞蹈队人数，用A圈表示参加拉丁舞排练的人数，用B圈表示参加民族舞排练的人数，A圈与B圈之间的交集表示同时参加两种舞蹈排练的人数，长方形内A圈和B圈之外的阴影区域则表示两种舞蹈排练都没有参加的人数。从建立的数学集合***形中我们可以得出，只参加拉丁舞排练的人数为：20-1=19（人），没有参加任何一种舞蹈排练的有：45-（19+10）=16（人）。
2.方程模型建模方法及其应用
方程建模的目的在于降低实际问题的解决难度，避免受到逆向思维的影响。如某校外活动小组组织52人参加公园划船活动，大船和小船共租了11条，每条大船上可以坐6人，每条小船上可以坐4人，那么该活动小组租了几条大船几条小船？从题干描述中可以看出，从已知条件到未知条件的求解是一个逆向思维的过程。因此可以设大船有x条，坐大船的有6x人，那么小船有（11-x）条，坐小船的就有4（11-x）人，已知该活动小组共有52人，那么可以构建下列方程：6x+4（11-x）=52，通过运算解得x=4，因此大船有4条，小船有（11-4）=7条。
3.几何模型建模方法及其应用
几何建模的目的在于通过构建熟知的几何模型，将实际问题转化为关于形的问题，根据具体的形的性质，简化问题解决过程。如某实验容器中含有某种A物质溶液，加入一杯水稀释后，容器中A的浓度为25%，随后再加入一杯物质A，容器中的物质A浓度为40%，那么容器中原有物质A溶液浓度是多少？从题干描述可以得知，已知条件中既有未加入水之前的物质A溶液，也包括加入水之后的物质A溶液和再次加入A之后的物质A溶液。将加一杯物质A之后的溶液分成10份，其中有4份为物质A，其余6份为水，根据上述转化可以用小方块表示物质A，用小圆圈表示水，将小方块和小圆圈分别列出。加入物质A之前，物质A的浓度为25%，那么物质A和水之间的比例为1∶3，也就是2个方块和6个小圆圈，那么加入一杯物质A就是2个小方块，因此原始容器中有2个小方块和6个小圆圈，6个圆圈也就是三杯水，那么物质A浓度为：2÷（2+4）×100%≈33.3%，容器中原有物质A溶液浓度约为33.3%。
利用数学建模方法解决实际问题，需具备抽象能力、转化能力、运算能力和实践检验能力等多方面综合能力。本文通过具体分析几种常见数学模型的建模方法及其应用方法，不仅展现了数学建模方式在解决实际问题方面的快速有效，也提示广大数学教师在进行数学建模能力培养时，应当指导学生多接触一些实际问题，培养其数学建模方法的应用能力。
参数化建模篇10
关键词：变更；重复；标准化
1 参数化思想的引用和借鉴
1.1 参数化设计的定义和要求
参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。
在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意***。
1.2 热泵热水器的参数化设计
从热泵热水器的设计流程和产品衍化的方向来看，将参数化的设计思想带入到产品零件的设计中一方面适合于公司对产品不断改进，不断优化的设计追求，另一方面也满足了同种零部件不同尺寸规格的多样化驱动。从结果上来说，就是提高了研发效率，缩短了研发周期。“以一到多”的参数化设计途径可以更好地满足现在的热泵热水器企业在设计和生产过程中的需求。通过对基础模型的数字化研究，将模型的部分变量参数化，建立参数化的产品模型。通过参数的修改和重新设置，得到新的参数化模型的设计思路也更适合于中国的热泵热水器企业。
从建模方法和设计规范上来说，参数化的设计过程要求有着更加标准的建模方式和更加规范的约束方法。这虽然在一定层面上制约了设计师在零部件设计中的自由度，但也规范了企业整体的设计要求，一定程度上避免了由于不同设计师设计习惯的不同而在零部件修改中发生的约束更替，定义重置以及改动报错等。这对于企业标准化进程的推进也有着一定的理论和应用价值。
2 参数化设计的方法和建模思路
2.1参数化建模
2.1.1 参数化零部件建模
零部件建模过程中主要的参数变量为草***参数和特征参数。草***参数为各零件在草***绘制中所定义的尺寸参数；特征参数为零部件草***的各种特征变化中所赋予的尺寸参数。任何部分参数的变动都会对零部件的尺寸特征产生影响。
2.1.2 参数化装配体建模
从广义上来说，参数化装配体建模包含了参数化装配以及参数化自上而下的设计。参数化装配是简单地对现有的零部件或装配体进行装配尺寸变量的参数化，从而通过参数化的驱动来改变装配体的安装尺寸。
2.2 参数化驱动
从一定层面上来说，参数化驱动正是参数化建模的最终目的和构建目标。一个参数化建立的产品模型也必须通过参数化的驱动来保证模型自身的通用性以及验证模型设计的标准化程度。
2.2.1 函数和约束关系驱动
作为最为简单和智能的约束和驱动方式，函数和约束关系的配合驱动方式可以在产品模型构建的初始阶段就对产品的参数尺寸起到一个很好的定量和定性的驱动方式。这贯穿于整个模型构建和驱动阶段，通过函数和约束关系的插入从一定角度上也简化了参数化数据，通过各数据的连带关系得到更加简洁智能化的驱动形式，提高效率。因此可以说，这也是参数化建模和驱动的必要组成部分之一。
2.2.2到Excel表格驱动
最为简洁实用的驱动方式，其基本方法就是通过excel来统计和归纳各尺寸及相关配合尺寸的参数数据，通过Solidworks软件自带的设计表功能完成由外接程序至模型的驱动。以表格的方式将产品的各参数进行规范，并成为参数化驱动的媒介和重要组成部分。因此，可以说，设计表的驱动方式一方面大大简化了驱动形式，提高了驱动效率，另一方面也以最为直观的方式来影响着参数化数据的输入和输出。这对于整个产品的研发过程的意义是十分明确的，受益者不仅仅是设计部门，也是管理和规范部门。
2.2.3 API驱动
这里的API驱动指的就是主要通过API接口进行二次开发，利用相应的VB或其他程序进行后台驱动。API驱动需要编写相应的代码程序，对于产品的开发阶段而言可能会占用额外的时间，同时零部件特征和拓扑关系的变化也会影响到代码的修改，且后期的维护也需要投入一定的精力。从产品的开发角度来说确实增加了一定的成本。但从后期驱动和使用过程来说确实最为简单和直观的，对应的参数数据和特征变量通过操控程序面板可以进行完整而直接的表现，在各参数输入和驱动的角度而言是速度最快，目的性最强的方法。
3 复杂装配体装配体的设计和驱动
3.1 复杂装配零件所面临的设计和驱动问题
热泵热水器的设计过程相对于普通热水器产品而言更加复杂和多样，同时往往也包含着多个子装配体和子零件。通常来说，热泵热水器的层积包含水箱模块和热泵模块两个子模块以及其他例如外壳的维修盖，导风罩等子零件，他们作为一级装配体或一级零件。在水箱和热泵模块下包含多个子模块或子零件，包括风机导风罩组件、蒸发器组件、四通阀组件等。通常一款热泵热水器的BOM等级可以展开到7至8级甚至更多，这也很好地解释了在单纯采用API接口进行二次开发的前提下所带来的工作难度。设计师不仅必须对于参数设计的顺序，层级关系的设置，零件特征有着很好的把握，更需要有着扎实的语言功底。况且这些都是在满足产品结构和外壳钣金，塑料件的设计和成型要求的前提下的，实际的实现难度会更上一个台阶。
3.2 多方式进行参数化驱动
对热泵热水器来说，采用单一设计建模方式很难保证各零部件特征参数的可驱动性以及装配体装配参数的可控性。各种参数化的方法也有着自身的优势和局限性。针对热泵热水器的复杂装配体进行参数化零件库设计的过程中必须兼顾各零件以及装配关系的参数配置。单一使用一种参数驱动法容易造成局限，钻进死胡同。而不同的参数驱动法的运用及取舍在模型构建初期就必须有十分清晰的逻辑思考，并且任何方法的整理和归类例如参数表，二次开发程序面板，关系式方程，约束及定义等都要有着明确的分工，以保证在参数化驱动的过程中能够保证连续性和智能化，从而减少工作量，保证整个模型零件库的实适用性和可靠性。
4 结束语
对于参数化设计来说，热泵热水器都是一个比较特殊的设计对象，因此在整机参数化的过程中难免遇到各种问题：约束过定义，驱动冲突或者重置报错等。但由于针对热泵热水器参数化相关的参考思路和文章很少，因此更多地需要我们自己在设计的过程中去思考和挖掘。文章也是以一个优化研发流程，推进标准化发展的视角来对其进行剖视和解读，希望可以通过设计流程的优化来缩短产品的开发周期，增强产品的竞争力。
参考文献
[1]赵福臣.基于Solidworks的参数化特征建模技术研究[J].机械设计，2004.
[2]吴文根，王天虎，王三武，等.基于Solid Works的部件参数化设计方法的研究[J].现代机械，2007，1.
[3]管建峰，吴永祥，蒋晓梅.空气源热泵热水器的优化设计分析[J].电子制作，2014，19.
[4]岳亚蛟.空气源热泵热水器的换热优化设计[D].华南理工大学，2010.