非杆件结构体系计算机辅助设计系统开发与应用研究

摘要

本文根据非杆件结构体系的特点，在分析和总结了目前非杆件结构体系计算机辅助设计发展状况的基础上，研究了适用于非杆件结构计算的CAD系统。课题研究的目的是为了研究一种类似于现有的杆件结构设计软件的CAD系统来满足设计人员操作简便、高效安全的设计要求，以便于有效的提高设计质量和设计效率。操作者仅仅填写简单的原始数据，经过必要的操作步骤，直接得到直观明了的施工图。研究的方法主要是运用各种应用软件的优点和长处，结合非杆件结构设计的特点，完成不同功能模块，并将各个模块通过混合编程的方法进行连接。系统包括前处理、核心计算部分和后处理绘图三个部分。本文所作的主要工作包括： 系统的总体设计。包括系统界面设计、控制数据的流向、数据的存储与提取、以及不同语言之间的程序接口。本文详尽地研究了Windows环境下用VB和ANSYS APDL语言进行混合编程设计的方法。开发出了VB调用ANSYS APDL语言的控件，实现VB调用ANSYS APDL语言的后台运算，提高了程序效率。 前处理部分研究。主要是以对话框的形式完成，将数据存储在数据文件中，为后面的结构分析计算与后处理图形的输出创建对象。 核心计算部分研究。阐述了计算模块的数学模型和计算方法。针对不同的非杆件结构编制了相应的结构分析程序。编制了由应力图形直接得到的截面拉力值程序、截面受拉区高度计算程序、以及配筋计算程序。 后处理绘图部分的研究。包括对结构分析结果的查看，利用Actire Automation技术实现了VB与AutoCAD的数据连接，对AutoCAD进行二次开发绘制非杆件结构的二维及三维配筋图。 在本文的最后选用工程算例对程序进行了验证，使用结果表明系统大大缩短了非杆件结构设计周期，结果符合要求，具有一定的可靠性、方便性和实用性。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 非杆件结构配筋方法概述

1.1.1 非杆件结构定义和分类

1.1.2 非杆件结构体系的配筋计算方法

1.2 计算机辅助设计在土木工程中的应用

1.2.1 CAD技术的发展

1.2.2 我国CAD技术的发展

1.2.3 CAD技术发展趋势

1.2.4 计算机辅助设计系统在土木工程中的应用

1.3 立题背景

1.3.1 计算机辅助设计在非杆件结构设计中的应用现状

1.3.2 计算机辅助设计在非杆件结构设计应用中存在的问题

1.4 课题研究的方法及技术路线

1.5 本文研究的内容

1.6 意义

2 系统开发平台及设计方法的选用

2.1 系统开发平台的选用

2.1.1 Windows XP操作系统

2.1.2 Visual Basic6.0语言

2.1.3 AutoCAD的二次开发工具 Visual LISP

2.2 大型结构分析软件 ANSYS 的选用

2.2.1 结构分析软件概述

2.2.2 ANSYS软件的发展及特点

2.2.3 ANSYS软件的优点

2.2.4 ANSYS软件的二次开发

2.3 混合语言编程的程序设计方法的选用

2.3.1 混合语言程序设计的必要性

2.3.2 混合语言程序设计概述

2.4 本章小结

3 非杆件结构体系计算机辅助设计系统的总体结构设计

3.1 系统总体设计原则

3.2 系统的总体框架

3.3 VB对 ANSYS 的调用

3.3.1 基本原理

3.3.2 调用程序的编制

3.3.3 控件的使用

3.4 混合语言之间的数据交换

3.4.1 VB语言中数据文件的存取

3.4.2 APDL程序与主程序交换数据方法的实现

3.4.3 后处理部分与主程序间数据交换

3.5 本章小结

4 结构分析与配筋计算程序设计

4.1 结构分析程序设计

4.1.1 有限元方法概述

4.1.2 ANSYS命令介绍

4.1.3 ANSYS参数化设计语言 APDL 简介

4.1.4 非杆件结构 APDL 结构分析程序的编制

4.2 配筋计算程序设计

4.2.1 应力配筋法

4.2.2 程序的编制

4.3 本章小结

5 系统后处理部分程序设计

5.1 VB与AutoCAD之间的数据连接

5.2 绘制结构施工图的菜单设计

5.3 用 Visua1 LISP进行参数化绘图

5.4 Visual LISP简介

5.4.1 概述

5.4.2 程序加载与运行

5.4.3 对话框设计

5.5 参数化绘制非杆件结构配筋图

5.5.1 参数化绘制三维结构配筋图

5.5.2 自动布筋

5.5.3 施工图的自动标注

5.5.4 图框自动生成程序的设计

5.6 本章小结

6 系统的集成及算例

6.1 系统结构和功能模块设计

6.2 算例

6.2.1 运用 CAD系统进行辅助设计

6.3 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

附录

一.攻读硕士研究生期间所发表论文:

二.参加会议: