面向热风炉耐材的三维设计软件研究

摘要

随着三维CAD 技术的迅速发展，三维CAD系统越来越广泛地应用在工程项目设计中。传统的热风炉设计工作主要是在二维CAD系统下完成的，大量重复繁杂的设计工作都是由工程设计人员手工绘制完成，导致人力和设计时间的大量浪费，设计效率低下，而且很容易出错。为此，本文结合与中冶赛迪工程技术股份有限公司合作的研究项目，展开了热风炉耐材三维设计软件系统的研究。 热风炉的结构复杂，砖的砌筑规则也是多种多样，砌筑要求非常严格。从大量热风炉的结构实例中，经过归纳总结，分析了砌筑过程中布砖的约束，在此基础上设计了几种典型的布砖方式。充分考虑工程设计人员的设计流程，思维方式和设计习惯，提供便于操作的交互方式。工程设计人员只要确定简单的砖的尺寸和位置信息，就可以完成布砖的操作，去除了大量重复的工作，大大提高了设计效率，缩短了设计周期。 一座热风炉需要使用种类繁多，数量巨大的耐火砖，而且部分耐火砖指标接近，即不利于施工管理，又不方便砌砖。为了尽量减少砖库中砖的数量，布砖时从砖库中优化选砖。认真分析了优化选砖问题，建立优化问题的数学模型。采用符号编码方式，设计了遗传算法的选择、交叉和变异算子以及其它执行参数，从砖库中选择最优的砖组合，在满足布砖约束的同时，使砖组合中砖的种类最少。通过实例验证，算法得到了很好的结果。基于上述研究，在VC 2003 平台上利用COM组件技术开发了热风炉三维设计系统。 该系统实现了三维建模、三维布砖和二维出图等热风炉设计的整个过程，减少了工程设计人员的工作量，提高了设计效率。