目前我們用大壩的CAD二維圖來繪制三維圖，也就是說先有二維圖再有三維圖；基於CATIA的逆向建模是先建模，再生成二維圖紙。
在傳統的三維設計中，有兩種設計模式:
①自底向上的設計方法是在設計前期建立各個模型，在設計後期根據模型的相對位置關系組裝各個模型。自底向上的設計更多的應用於機械行業中標準件的設計和裝配。
②自頂向下設計的設計理念是先總體規劃，後詳細設計。
大壩骨架的設計是基於自上而下的設計理念。在大壩三維設計過程中，為了定義建築物之間的相對位置關系，骨架包含了整個工程的關鍵定位和布置基準，定義了建築物之間相關的重要尺寸，自上而下傳遞設計數據。通過應用該技術，可以使後續的工程設計更有目的性和規範性。
壹、參數化設計的基本原理
參數化設計的基本原理:建立壹組參數與壹組圖形或多組圖形的對應關系，賦予不同的參數，得到不同的結構圖形。參數化設計的優點是對設計人員的初始設計要求低，不需要精確繪圖，只需繪制草圖，然後通過適當的約束就可以得到所需的精確圖形，編輯修改方便，可以滿足重復設計的需要。
①?參數是定義為特征的CATIA文檔的特征。該參數有壹個值，可以通過關系來約束。
②?關系是智能特性的統稱，包括:公式、規則、檢查和設計表。
③?公式用於定義壹個參數如何由其他參數計算得出。
④?零件設計表:設計表是帶有壹組參數的Excel或文本表。表中的每壹列定義了特定參數的可能值。每行定義了這組參數的可能配置。零件設計表是創建系列產品的最佳方式，可用於控制系列產品特征的尺寸值和激活狀態。表格中的單元格通常是標準格式，用戶可以隨時修改它們。
⑤?配置是設計表中相關參數組的壹組值。
⑥?超級副本:超級副本是壹組特征(幾何元素、公式、約束等)。)針對不同的上下文進行分組，這提供了在粘貼時根據上下文重新分配功能的能力。超級副本可以捕獲設計者的設計意圖和知識技能，因此可以提高可重用性和效率。
⑦?用戶特征(UDF):在日常的設計工作中，經常會有類似的設計，但設計中使用的數據不同；在這種情況下，數據表可以用來控制數據源，當需要某些數據時，可以指定相應的數據；將上述復用數據表的設計過程封裝到UDF中，發布相應的數據，達到復用設計的效果。
二、參數化模板設計的主要技術特征
參數化模板設計的主要技術特征是:基於特征、全尺寸約束、尺寸驅動的設計修改和全數據關聯。
①?基於特征:將壹些有代表性的平面幾何定義為特征，並將其所有尺寸保存為可調參數，然後形成實體，在此基礎上，構造更復雜的幾何體。
②?全尺寸約束:形狀和尺寸壹起考慮，通過約束控制幾何形狀。建模必須基於完整的尺寸參數(全約束)，尺寸不能缺失(欠約束)或過約束(過約束)。
③?尺寸驅動的設計修改:通過編輯尺寸值來驅動幾何形狀的變化。
④?全數據關聯:尺寸參數的修改導致其他相關模塊相關維度的更新。
壩段草圖可以用參數和公式表示，公式中包含參數。公式與草圖邊的約束相關聯，因此參數可以通過公式驅動圖形。
我們將大壩構件的3D圖紙保存為模板，這是CATIA V5知識工程的壹個功能。知識工程就是把經驗公式、分析算法、優化計算、條件控制等壹些智能知識打包到壹個盒子裏，只留下幾個條件輸入參數接口。設計時，設計人員不需要關心盒子裏是什麽，只需要知道目標模型的類型和幾個關鍵的輸入參數，就可以確定目標模型的具體細節。調用模型時，通過輸入參數調用模型中打包的壹系列計算公式和判斷條件，自動進行壹系列內部運算和調整，快速生成符合用戶想象的幾何模型。
裝配設計是對產品的高效管理和裝配，提供用戶在裝配環境下可以控制關系的設計能力。采用自頂向下和自底向上的方法管理裝配層，可以真正實現裝配設計和單個零件設計的並行工程。裝配設計通過使用圖形命令建立機械設計約束，可以直觀方便地將零件放置在指定位置。
CATIA的二維工程圖由各個方向的三維模型投影視圖和相關輔助視圖組成。它最大的優勢在於二維圖可以與三維設計模型關聯，即當三維模型發生變化時，二維圖可以立即更新，而不需要像其他CAD軟件壹樣重新繪制二維圖。
確認知識選項卡(工具>；“選項”>“常規”>參數和測量)帶值和帶公式復選框。如圖1所示。
確認顯示選項卡(工具>；" options " > " part infra structure " > In Display)，外部參考、約束、約束、參數和關系的復選框。如圖2中所示
①?建立參數:點擊“知識工程”工具欄上的“f(x)”命令，如圖3所示。選擇參數的類型，如“長度”，然後單擊“新建類型參數”創建新的長度參數並賦值。
②?建立關系:關系是參數和圖形之間的橋梁，參數通過關系與圖形關聯，驅動圖形。最常用的關系是公式，如圖，直線的長度通過公式與上面建立的參數“長度”相關聯。首先，在XY平面上創建壹個新的草圖，繪制壹條直線，並用約束工具欄中的約束命令對其進行標記，如圖4所示。右鍵單擊所選的維度，並在Length對象下拉框中找到Edit Formula命令，如圖5所示。點擊後會彈出壹個對話框。雙擊“長度”將直線的長度與參數“長度”相關聯。
重力壩的骨架可由“左(右)壩肩A(B)上的兩點”、“連接A、B兩點並垂直於壩軸線的壩軸線”、“通過A點的0+000.00樁所在平面”三部分組成。這三個部分將作為骨架發布，作為整個項目的關鍵定位和布局依據。在CATIA環境下，如果設計變更涉及到大壩軸線位置的調整，則不需要重新定位控制點A和B，只需要改變控制點A和B的坐標或者直接移動大壩軸線，就可以完成大壩軸線的調整，實現設計變更，如圖7所示。
現實中的重力壩是壹個非常復雜的形狀。如果不劃分，壹方面不能體現擋水壩、溢流壩和內部廊道的獨立特性。另壹方面，參數多，難以確定，沒有體現出參數化的特點和優勢。因此，在設計重力壩模型對象時，首先要考慮如何將復雜的重力壩合理拆分，形成多個簡單模型對象的組合。當重力壩完全抽象成若幹個物體的集合時，我們也就完成了對重力壩實體物體的劃分。
重力壩可以簡單地分為擋水壩段和溢流壩段兩部分，當然還包括廊道、排水管和帷幕。
①?創建參數:
重力壩擋水壩段的特征參數包括壩段初始樁號、壩段長度、壩頂寬度、壩頂高程、上遊坡折高程、上遊坡率、下遊坡折高程和壩底高程。這些參數由“f(x)”命令建立和分配。
②?草圖:
以“通過A點的0+000.00樁所在平面”為參考平面，偏移壹個平面，偏移長度為參數“壩段初始樁號”，在這個新平面上繪制壹個典型的壩段斷面，將上述參數與斷面關聯，得到壹個參數化的壩段斷面，如圖8所示。
草圖中的V軸和H軸是尺寸約束的參考基準。只有當草圖中的圖像相對於V軸和H軸的所有位置關系都確定後，才能對圖形進行完全約束(無約束和無約束)。
“過約束”是指壹個元素被多個尺寸標註，被約束的元素會顯示“紫色”；“欠約束”意味著壹個元素沒有被標註尺寸，欠約束的元素將顯示“白色”，如圖9所示。
圖形完全約束後，其尺寸和位置關系可以協同變化，系統會直接將尺寸約束轉化為系統參數。草圖修改可以通過編輯系統參數直接驅動幾何圖形的變化，為三維參數驅動提供了基礎。
斷面草圖繪制完成後，對草圖進行“凸臺”得到壹個壩段，凸臺的長度通過壹個公式與參數“壩段長度”相關，如圖10所示。現在，您可以通過更改這些特征參數來驅動壩段的圖形。如果將參數“壩段長度”的值改為50mm(本設計中的比值為1: 1000)，參數改變後的圖形如圖11所示。
重力壩溢流壩段的剖面由頂部曲線段、中部直線段和反弧段三部分組成。
與擋水壩相比，溢流壩有其自身的結構特點，其草圖結構比擋水壩復雜得多。擋水壩典型斷面比較簡單，利用草圖工作臺提供的繪圖命令可以直接完成典型斷面的草圖。另壹方面，溢洪道大壩則不同。其典型型線包含下遊反弧段和下遊堰面曲線-WES冪曲線等復雜曲線，特別是WES冪曲線不能用sketch workbench提供的繪圖命令直接繪制。為了保證WES功率曲線的準確性，可以在CATIA中用規則曲線繪制。
韋斯曲線繪制
。將來，可以通過修改這三個用戶參數來控制WES曲線形狀。
”和“參考線長度”參數，在平面上畫壹條水平參考線來畫WES曲線，長度通過公式與參數“參考線長度”相關；使用“霧化”命令創建壹個新的WES曲線規則，並在規則中編輯以下公式。
如圖12所示。
；自變量X的類型必須是實數，CATIA中規定的X的取值範圍是從0到1，所以要畫WES曲線，必須在X之前乘以壹個系數，即參數“參考線長度”。
建立起霧化規則後，將CATIA工作界面切換到形狀的創成式形狀設計，選擇線框工具欄中的平行曲線定義命令繪制WES曲線，如圖13所示。在對話框中選擇曲線參考線，為支持面選擇WES曲線所在的平面，點擊常數欄中的規則曲線按鈕，彈出規則曲線。溢流壩剖面的其他曲線可按繪制壩剖面曲線的方法逐壹繪制，溢流壩剖面草圖可“凸起”(方法見壩剖面)得到實體溢流壩剖面，如圖15所示。
以上是基於重力壩擋水壩段和溢流壩段各自的特征參數建立的相關模型，通過改變特征參數可以實現圖形轉換。在設計其他重力壩時，如果要調用這兩個圖形，就需要使用模板設計。將這兩個圖保存為模板，對外調用時，只需要在CATIA模板庫中調用即可。下面介紹重力壩擋水壩段模板設計，溢流壩段模板設計可參考擋水壩段模板設計。
擋水壩段模板設計有三種方式，分別是“超級復制”、“用戶特征”和“文檔模板”。
①超級副本
打開上面建立的重力壩擋水斷面CATIA文件，將工作界面切換到“PKT:產品知識模板”。具體操作是點擊"開始" >；“知識工程模塊”>“產品知識模板”.進入產品知識模板界面後，點擊“創建超級副本”，打開壹個對話框，有幾個選項卡。“定義”頁簽中有“選定組件”和“組件輸入”，這是因果關系。組件輸入是原因，選擇的組件是結果。選中的組件就是我們要選擇作為模板的元素，可以直接在樹中選擇。元件輸入是繪制模板圖形的骨架元素，即基準元素，包括基準點、基準平面和基準線。如圖16所示，所有用於繪制模板的尺寸參數都顯示在“參數”頁簽中，在這裏我們可以將特征參數發布為可變參數，如圖17所示。設置完每個選項卡後，單擊“確定”，壹個超級副本將被添加到樹中。
②?用戶特征
用戶功能的使用方式與超級副本相同，如圖18所示。
③?文檔模板
單擊創建文檔模板打開壹個對話框。默認情況下，在對話框的“文檔”選項卡中選擇當前CATIA文件，如圖19所示。還可以在Input選項卡中選擇骨架元素，如圖20所示。您可以在“已發布的參數”選項卡中選擇需要更改的特征參數。點擊編輯列表打開對話框，在左側選擇“收件人”。
重力壩的構件保存為模板後，在之前設計好的骨架下逐個調用進行組裝。本文以擋水壩段和溢流壩段的裝配為例。
①骨架元素的建立
在CATIA中創建新的“產品”文件，在“裝配設計”工作界面下新建壹個零件並命名為“骨架元素”，在零件的“骨架元素”中創建新的四個元素，即左(右)壩肩A(B)兩個點，連接A、B兩點的壩軸線和過零點A。
②擋水壩段和溢流壩段的組裝
壩段裝配設計需要調用上述文章中保存的組件模板。組件模板的生成有三種方式(超級副本、用戶特征、文檔模板)，所以調用模板也有三種對應的方式。我們以超級副本的應用為例。
在裝配設計文件中，將CATIA工作界面設置為知識工程中的“產品知識模板”,單擊“從文檔中實例”命令，打開“選擇文件”對話框，選擇上面建立的壩段模板，如圖23所示，單擊“打開”按鈕，打開“插入對象”對話框。對話框中的引用是指已經建立的大壩擋水斷面超級復制模板，輸入是超級復制模板中的骨架元素，選擇是超級復制模板中的骨架元素對應的大壩骨架元素。“參數”是壩段可修改的特征參數，如圖24所示。選擇骨架元素並更改參數後，單擊“確定”以獲得擋水壩段。大壩的其他壩段可以用同樣的方法生成，如圖25所示。
③超級副本、用戶特征和文檔模板的異同。
超級復制:可以在壹個產品中的壹個零件中創建多個元素(產品和零件都可以雙擊選擇)，這些元素可以是並列的，也可以是父元素，顯示整個原始零件，包括輔助平面和草圖。所選零件(要復制的模板)與輸入零件(定位)之間存在因果關系，輸入零件是所選零件的繪圖基準。要更改的參數與其他參數在壹起。
用戶特征:可以在壹個產品中的壹個零件中創建多個元素(產品和零件都可以雙擊選擇)，可以並列，也可以父子，只顯示結果，不顯示其他輔助平面或草圖。所選零件(要復制的模板)和輸入零件(定位)之間存在因果關系，輸入零件是所選零件的繪圖基準。要更改的參數與其他參數在壹起。
單據模板:只能在產品環境下導入(雙擊選擇)。導入的零件是獨立的，並列的，不能是子零件和父零件，顯示整個原始零件，包括輔助平面和草圖。選擇的部分只能是整體部分，輸入部分可以隨意選擇。要更改的參數不與其他參數在壹起。您可以通過參數選項卡顯示“用戶參數”或“重命名參數”。
CATIA三維圖形可以生成多種二維視圖，如正視圖、剖視圖、剖面圖和局部放大圖。現在從上面建立的三維實體創建前視圖和剖面圖。
打開上面建立的3D體文件，進入工程制圖界面(" Start " >；《機械設計》>；“工程圖”)，單擊視圖選項卡上的“前視圖”命令，窗口上會出現“在三維幾何圖形上選擇參考平面”的提示，如圖26所示。此時將工作界面切換到3D界面，選擇正視圖投影的面生成正視圖，如圖27所示。剖視圖是基於前視圖創建的。單擊view選項卡上的“Offset Section Division”命令，在前視圖上繪制壹條需要剖切的剖面線，如圖28所示。雙擊左鍵結束剖面線的繪制。點擊這個圖來生成壹個概要文件，如圖29所示。
拋物線方程如下:
式中:Rdi和Rui分別代表下遊壩面和上遊壩面拱端的曲率半徑；
Odi和Oui分別代表下遊壩面和上遊壩面拱端曲率的中心坐標；
足跡中的l和r分別代表左半弓和右半弓。