CAD技术在水利水电工程中的应用(1)

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/1/16 18:24:11

关键词: 水电工程水利水电 CAD

摘要：autocad是广大工程设计人员普遍使用的通用绘图软件，结合专业特点，通过对autocad系统的二次开发可以开发出满足各种用途的专业软件，即使对于普通设计人员也可以通过autocad内嵌的visuallisp语言方便地增加cad命令，扩充完善适合本专业的新功能，从而极大地提高工作效率，本文通过几个应用实例对autocad在水工设计上的应用进行了探讨。

关键词：cad技术应用水利水电工程autocadvisuallisp语言

1概述

美国autodesk公司开发的autocad系统自1982年推出以来，以其使用方便、功能强大和系统开放性一直独领风骚。成为各工程领域首选的cad系统。

水利水电工程领域利用autocad平台进行二次开发也取得了一系列成果，如90年代以来陆续开发的水电站地面厂房cad系统、重力坝cad系统、隧洞cad系统、水机油汽水cad系统、地质柱状图cad等均取得了较好的应用效果。但水电工程设计的复杂性决定了任何现成的cad软件都有其局限性，设计过程中许多问题还只能用原始的方法解决。本文通过几个实例对autocad二次开发常用的lisp语言在水电工程设计中的应用进行了初步探讨，希望能够起到抛砖引玉的作用。

visuallisp语言是autocadr14版本以后提供的全新的开发环境，是嵌于autocad内部，将lisp语言与autocad相结合的产物，是一种智能型语言。利用autolisp可以灵活方便地增加autocad新命令，几乎无限地扩展autocad新功能，

2应用实例

2.1坐标画线

利用已知坐标点画线是设计工作中经常遇到的问题，如河道、堤防等实测断面、水位流量关系曲线、堰面曲线等数据的处理，均可归结为坐标画线问题。对于堰面曲线等有函数方程的曲线可以利用excel按照期望的步长自动生成一系列坐标点。对于测量常用的起点距-高程形式的数据，也可以利用excel转化成坐标点形式。

（1）利用脚本文件(.scr)

利用任何文本编辑器如note、uedit、word、excel等建立纯文本文件ex1.scr，注意文本文件后缀必须为.scr,坐标之间用半角逗号分开，文件中不允许出现空格，文件最后一行必须为空回车。文件建立时，可以直接把excel或其他文件中的坐标表利用拷贝、粘贴功能加入脚本文件中。

pline

345.66,238.65

213.45,124.56

128.44,235.66

文件保存后，执行autocad中“工具”下的“运行脚本”，在显示的窗口中查找并选中ex1.scr，屏幕上会立即显示所绘线条。

（2）利用lsp程序

建立坐标表文件ex2.dat，后缀任意，可以依次输入多段曲线，中间用曲线名称分开，程序自动绘制多条曲线并可标注坐标表。

“曲线1”

213.45,124.56

128.44,235.66

345.66,231.78

“曲线2”

433.34,567.23

434.12,464.12

利用autocad中“工具”菜单下的“visullisp编辑器”建立drline.lsp文件如下

(defunc:drline()

(iffn

(setqfn(getfiled"坐标点文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"坐标点文件名"""""2))

)

(setqf(openfn"r"))

(setqp0(getpoint"画线起点:"))

(setqbz0mm1)

(command"pline")

(while(/=bz1)

(setqmd(read-linef))

(if(/=mdnil)

(setqzbb(readmd))

(setqbz1)

)

(setqdx(carzbb)dy(cadrzbb))

(setqp1(list( dx(carp0))

( dy(cadrp0)))

)

(commandp1)

(setqmm(1 mm))

)

(command"")

(closef)

)

文件存盘后，加载运行，相当于新增加了坐标画线命令drline，按提示选中存放坐标表的文件即可实现自动绘制曲线。

2.2地形切剖面

水电工程设计中经常遇到在地形图上切剖面的问题，借助visuallisp可以实现快速切剖面。

（1）初始地形图处理

把带z坐标的地形平面图进行变换，变换后z坐标值成为层名，为加快切剖面运行速度，把“lwpolyline”和”spline”均转化为”line“线，程序如下

(defunc:pltol()

；lwpolyline转化为line

(setqn0)

(setqe(ssget"x"(list(cons0"lwpolyline"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(

(setqe1(ssnameen))

(command"pedit"e1"d""")

(setqx(entgete1))

(setqngc(atof(setqla(fld8x))))

(command"explode"e1)

(setqn( n1))

)))

(defunfld(numlst)

(cdr(assocnumlst))

)

(defunc:spltol()

；spline转化为line

(setqn0)

(setqe(ssget"x"(list(cons0"spline"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(

(setqx(entget(setqe1(ssnameen))))

(setqnla(itoa(fix(caddr(fld10x)))))

(if(=(fld0x)"spline")

(progn

(command"layer""n"nla"c"

"6"nla"s"nla"")

(command"line")

(setqnm(lengthx)

dzs(fld73x)dzs1(fld74x))

(while(>nm5)

(if(=(car(nthnmx))10)

(progn

(setqb1(nthnmx))

(setqx1(cadrb1))

(setqy1(caddrb1))

(setqz1(cadddrb1))

(setqglb(listx1y1))

(commandglb)

))

(setqnm(-nm1))

)))

(command"")

(setqn( n1))

)))

（2）切剖面

输入剖面编号，在平面地形图上指定两点确定剖面剖切线位置，指定剖面图起点，利用autocad的inters函数搜索剖切线与地形图的全部交点，自动计算交点坐标，计算交点与剖面位置起点的距离，按各交点高程和与起点的距离形成剖面图各点坐标，即可用本文实例1坐标画线生成地形图的剖面。

(defundxtent1()

(setqn0xdzbnil)

(setqxds0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(

(setqx(entget(ssnamee1n)))

(if(=(fld0x)"line")

(progn

(setqdxtgcgc(fld8x))

(setqdxtgcgc(atoidxtgcgc))

(if(>dxtgcgc10)

(progn

(setqpst(fld10x))

(setqpet(fld11x))

(setqzb(listgc

(list(carpst)(cadrpst))

(list(carpet)(cadrpet))

))

(setqxdzb(conszbxdzb))

(setqxds( xds1))

))))

(setqn( n1))

))

(defunc:dxtsec()

(setqpmh( pmh1))

(setqpmh(getstring"剖面号"))

(setqpt1(getpoint"剖切位置起点:"))

(setqpt2(getpointpt1"剖切位置终点:"))

(setqpt3(getpoint"剖面图布置:"))

(setqp01pt3)

(setqe1(ssget"f"(listpt1pt2)))；利用autocad的目标选择“f”方式选取与剖切线相交的地形线。

(dxtent)；获取与剖切线相交地形线的坐标

(setqmxgc-100)

(setqmngc10000)

(setqm0pmpnil)

(setqnxdsi0)

(while(

(setqcrosp

(interspt1pt2(nth1(nthixdzb))(nth2(nthixdzb))1)

)；求剖切线与地形线的交点

(if(/=crospnil)

(progn

(setqdxtgcgc(nth0(nthixdzb)))

(setqmxgc(maxmxgcdxtgcgc))

(setqmngc(minmngcdxtgcgc))

(setqdst(distancept1crosp))；剖切线起点与交点的距离

(setqdst(*(/blczdxthtbl)dst))

(setqpmp(cons(listmdstdxtgcgc)pmp))

(setqm( m1))

))

(setqi( i1))

))

2.3沿曲线标注

在设计中会遇到沿给定曲线进行标注问题，如平面布置图中的开挖线符号沿开挖轮廓的标注，剖面图中岩石符号沿轮廓线标注、点筋标注、沿任意曲线进行汉字标注等。此类问题主要应用autocad的measure或divide命令来解决。两个命令的主要差别是前者按指定的长度在曲线上标注，后者按给定的分段数等分曲线并在等分点处进行标注。要标注的轮廓曲线最好用pline线，要标注的符号预先做成图块，图块采用单位块，执行measure或divide命令，选取要标注的曲线，指定标注符号，分段长度或分段数即可完成标注，当发现标注的符号太密或太疏时，可以执行erase命令选择p进行删除，比例不合适或符号方向不正确，可以利用特性编辑器，选中所有标注符号，对标注符号的比例和旋转角度进行调整，直到满意为止。对于更高级的应用，可以编制lsp程序，实现符号和文字沿任意曲线标注。

2.4表格生成

autocad本身没有表格处理功能，设计图纸中工程量表、钢筋表等涉及到表格生成的问题可以采用以下方法处理：

（1）直接把word或excel文件中的表格直接粘贴到cad图形中，修改时只要双击图中的表格即可进入word或excel中进行编辑修改，修改完成后退出即可返回到autocad中继续进行设计，该法优点是方便，快捷，易于掌握，可以充分利用excel的强大计算功能。缺点是表格在autocad中并不是一个普通图元，无法利用cad功能对表格的字高、颜色和线宽进行编辑。

（2）编制lsp程序，依次输入表格标题、表格行数、表格列数、表格行高和列宽以及表格插入点等参数，可以自动生成表格，表格中已经按仿excel形式填入了文字，可以用字处理软件对表格中文字进行编辑修改。

(defunc:mtab()

(setqtb1niltb2niltb3nil)

(setqrows(getint"表格行数"))

(setqcols(getint"表格列数"))

(setqrowh(getreal"行高"))

(setqcolw(getreal"列宽"))

(setqp1(getpoint"表格左上角点位置:"))

(command"pline"p1"w""0.5""0.5"

(setqp2(list( (carp1)(*colscolw))(cadrp1)))

(setqp4(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))

(setqp3(list(carp1)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))

"c")

(setqn1)

(while(

(command"pline"(list(carp1)(-(cadrp1)(*nrowh)))"w""0""0"

(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowhn)))"")

(setqn( n1))

)

(setqn1)

(while(

(command"pline"(list( (carp1)(*ncolw))(cadrp1))"w""0""0"(list( (carp1)(*ncolw))(cadrp3))

"")

(setqn( n1))

)

(command"text""m"(list( (carp1)(*0.5colscolw))

( (cadrp1)5))"3""0""title")

(setqn0)

(while(

(setqm0)

(while(

(cond

((

((>=m26)(setqbzstr(strcat(chr( 64(/m26)))(chr( 65(-m(*26(/m26))))))))

)

(command"text""m"(list( (carp1)(*0.5colw)(*mcolw))；表格内容标注

(-(cadrp1)(*0.5rowh)(*nrowh)))

(getvar"textsize")"0"(strcatbzstr(itoa( n1))))

(setqm( m1))

)

(setqn( n1))

))

（3）生成钢筋表

钢筋表和材料表生成是施工图设计中比较繁琐的一项工作，很容易出错，此处介绍利用程序进行钢筋表和材料表自动生成的方法。利用造字程序增加i、ii级钢筋的直径标注符号?和?，以后在其它电脑上只要把eudc.tte和e

见下表，增加3个命令：生成钢筋表、钢筋表添加和自动生成材料表。

生成钢筋表时按指定表格位置生成钢筋表表头，根据提示输入钢筋编号（可以不连续）、钢筋等级和直径如?20、?16，交互绘制钢筋简图和标注长度（标注长度可以输入多种形式如50~200表示长度等差变化；30,40,50表示一个编号多个钢筋长度，），钢筋根数，构件组数，程序自动完成表格其余各项（总长度、重量，对于i级钢筋长度中自动计入弯钩长度）的填写，备注栏中自动填入等差变化钢筋的等差值。

采集钢筋表中直径、等级和总长信息，经过自动分类汇总，生成钢筋表的材料表。

2.6高程小数位数处理

尺寸标注小数位数很容易调整，但诸如高程、表格中数字要调整则很困难，借助lsp程序的调整很方便，只要选取需要调整的数字，根据提示输入需要保留的小数位数，则程序自动对所有选种数字进行修改。

(defunentsgc()

(setqn0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(

(if(=(fld0x)"text")

(progn

(setqagc(fld1x))

(setqc(substragc11))

(if(or(=c" ")(=c"-")(and(>=c"0")(<=c"9")))

(progn

(if(or(=c" ")(=c"-"))

(setqbgc(substragc2))

(setqbgcagc)

)

(setqcgc(atofbgc))

(setqzh(rtoscgc2gcws))

(if(or(=c" ")(=c"-"))

(setqzh(strcatczh)))

(setqx(subst(cons1zh)(assoc1x)x))

(entmodx)

)

))

(setqn( n1)))

)

(defunc:yxws()

(setqe1(ssget))

(setvar"dimzin"0)

(setqgcws(getint"保留小数位数:"))

(ife1(entsgc)(print"notfound"))

(setqxnil)

)

2.7应用软件前、后处理

由于软件升级滞后，一些常用软件后处理功能很弱或没有，可以利用lsp程序结合autocad增加或简化前后处理功能。下面结合平面渗流分析程序stse软件对其前、后处理功能的实现进行介绍：

（1）前处理

stse为平面渗流有限元程序，单元划分和单元、节点编号工作量最大，可以借助其它通用有限元软件的前处理功能如ansis、algor、sap84等进行初步处理，生成单元、节点编号和节点坐标，而后按照stse数据文件的格式要求对数据文件进行编辑。

（2）后处理

后处理成果主要为：单元网格图，浸润线和等势线。单元网格图中有节点和单元编号，不同渗透系数的单元采用不同的颜色，以便根据网格图直观地判断数据文件中几何参数和材料特性的正误；

首先分析stse的输出结果文件的格式，搜索并筛选其中主要参数如单元总数、节点总数和材料总数，把节点坐标和单元信息分别存储，通过对单元循环生成单元网格图。

(defunc:seepmesh()

(iffn

(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"""""2)))

(setqf(openfn"r"))

(setqmd(read-linef))

(while(/=(substrmd258)"单元总数")

(setqmd(read-linef))

)；定位单元总数

(setqdyzs(atoi(substrmd585)))；读单元总数

(setqmd(read-linef))

(setqjdzs(atoi(substrmd585)))；读节点总数

(setqmd(read-linef))

(setqclh(atoi(substrmd585)))；读材料总数

(setqm0)

(repeatclh

(setqm( 1m))

(setqtcm(strcat"zclh"(itoam)))

(command"layer""m"tcm"c"(itoam)tcm"")

)；按材料种类生成图层名称

(setqm0n0)

(repeatdyzs；对单元循环，dycfb中存放单元信息

(setqm( m1))

(setqclh(nth0(nthmdycfb)))

(setqjdh1(nth1(nthmdycfb)))

(setqjdh2(nth2(nthmdycfb)))

(setqjdh3(nth3(nthmdycfb)))

(setqjdh4(nth4(nthmdycfb)))

(command"layer""s"(strcat"zclh"(itoaclh))"")

(command"pline"；绘制单元网格

(nthjdh1jdzbb)

(nthjdh2jdzbb)

(nthjdh3jdzbb)

(nthjdh4jdzbb)"c")

(setqbzdzb(mapcar'' (nthjdh1jdzbb)(nthjdh2jdzbb)

(nthjdh3jdzbb)(nthjdh4jdzbb)))

(setqbzdzb(list(/(carbzdzb)4.0)(/(cadrbzdzb)4.0)))

(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))

；标注单元号

(setqm0)

(repeatjdzs

(setqm( m1))

(setqbzdzb(nthmjdzbb))

(setqbzdzb(list( (carbzdzb)0.0)( (cadrbzdzb)0.0)))

(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))

))；标注节点号

(closef)

)

限于篇幅，等势线和浸润线生成程序不再赘述。同样，对工程设计中遇到的其它软件如：stab边坡稳定分析、sap84的输出文件均可进行类似后处理工作。

3结语

autocad软件应用已经在设计单位普及，visuallisp的出现对于提高lisp语言的编程效率和autocad应用水平具有重要意义。本文涉及的几个实例已经在实际工作中发挥很大作用，充分说明在工程设计当中结合本专业要求开发一些简单实用的lisp小程序可以有效减轻设计人员的劳动强度，使autocad不仅仅是绘图工具，而真正成为设计人员得心应手的高效设计平台。

来源：找论文网

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