石油井下工具虚拟设计仿真平台的实现

0 引言

    在石油生产系统中，井下工具是不可或缺的一部分，相应的井下工具设计问题自然是一个十分重要的技术工作。目前，多数油田井下工具设计主要依靠平面图纸设计，工作量大，设计效率低。近几年，随着计算机技术和网络技术的飞速发展，三维造型技术发展迅速，可视化技术相应产生并迅速得到推广，三维造型软件逼真准确的实体模型充分体现了可视化技术的优越性。运用可视化技术，建立石油井下工具虚拟设计仿真平台，可简单、快捷地进行井下工具可视化设计，装配，有限元分析，仿真等一系列设计工作，大大缩短了设计周期，提高了设计精度和设计效率。

1 设计思想

    石油井下工具虚拟设计仿真平台，基于井下工具的功能和结构特点和特征参数化设计思想，采用面向对象技术，把设计过程划分成相应的模块。在模块设计过程中利用类及对象作为模块开发的基本单元，利用多态思想处理相似结构模块或同一类结构模块的设计问题。通过大量特征模块设计，由小模块级联组建大模块，最终组建相应的井下工具图库，完成石油井下工具设计仿真平台设计。

2 计原理及实现方法

    2.1 设计原理

    设计中把模型信息表达为特征的有机组合，使用实体造型技术存储模型的几何拓扑信息，根据井下工具功能、结构的特点，定义完整的数据结构，除包含井下工具结构设计中构件的基本几何、拓扑信息，还包含非形状信息，如特征约束、制造信息等。

    2.2 实现方法

    2.2.1 SolidWorks二次开发机理

    SolidWorks的二次开发接口SolidWorks API(应用程序接口)，是基于ActiveX Automation的编程接口。凡支持COM编程的开发工具均可对其二次开发。

    COM不仅定义了组件程序之问进行交互的标准，而且也提供了组件程序运行所需的环境。对象链接与嵌入(OLE)技术是COM技术的应用，它使应用程序之问能通过数据嵌入或链接的方式共享数据。

    SolidWorks支持COM技术标准，同时也支持OLE技术。作为一个COM /OLE服务器，SolidWorks提供了大量的API/COM(OLE)对象以及这些对象所拥有的方法和属性。这些API对象涵盖了全部的SolidWorks的数据模型，用户通过在客户应用程序中对这些API对象及其方法和属性的操作，可以实现SolidWorks的功能定制与扩展，满足用户的专业要求。

    2.2.2 SolidWorks的对象模型

    SolidWorks的对象模型属于多层次的对象网络。其结构见图1。最高级别的对象类是SldWorks，该对象中封装了很多方法(Methods)，如OpenDoc2、ActivateDoc2、CloseDoc、ExitApp......，下面又创建了许多子类，如ModelDoc2、Environment、Frame……，每个对象又都有自己的属性、方法和事件。其中大部分绘图操作都在ModelDoc2对象中。ModelDoc2中又创建了PartDoc、AssemblyDoc、DrawingDoc等子类，大部分实体建模操作都在PartDoc对象中。

图1 SolidWorks对象模型