CAD水利水電工程技術管理論文

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1概述

美國Autodesk公司開發的Autocad系統自1982年推出以來，以其使用方便、功能強大和系統開放性一直獨領風騷。成為各工程領域首選的CAD系統。

水利水電工程領域利用AutoCAD平臺進行二次開發也取得了一系列成果，如90年代以來陸續開發的水電站地面廠房CAD系統、重力壩CAD系統、隧洞CAD系統、水機油汽水CAD系統、地質柱狀圖CAD等均取得了較好的應用效果。但水電工程設計的復雜性決定了任何現成的CAD軟件都有其局限性，設計過程中許多問題還只能用原始的方法解決。本文通過幾個實例對AutoCAD二次開發常用的Lisp語言在水電工程設計中的應用進行了初步探討，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

VisualLisp語言是AutoCADR14版本以后提供的全新的開發環境，是嵌于AutoCAD內部，將Lisp語言與AutoCAD相結合的產物，是一種智能型語言。利用AutoLisp可以靈活方便地增加AutoCAD新命令，幾乎無限地擴展AutoCAD新功能，

2應用實例

2.1坐標畫線

利用已知坐標點畫線是設計工作中經常遇到的問題，如河道、堤防等實測斷面、水位流量關系曲線、堰面曲線等數據的處理，均可歸結為坐標畫線問題。對于堰面曲線等有函數方程的曲線可以利用EXCEL按照期望的步長自動生成一系列坐標點。對于測量常用的起點距-高程形式的數據，也可以利用EXCEL轉化成坐標點形式。

（1）利用腳本文件(.SCR)

利用任何文本編輯器如Note、Uedit、Word、Excel等建立純文本文件EX1.SCR，注意文本文件后綴必須為.SCR,坐標之間用半角逗號分開，文件中不允許出現空格，文件最后一行必須為空回車。文件建立時，可以直接把EXCEL或其他文件中的坐標表利用拷貝、粘貼功能加入腳本文件中。

Pline

345.66,238.65

213.45,124.56

128.44,235.66

文件保存后，執行AutoCAD中“工具”下的“運行腳本”，在顯示的窗口中查找并選中EX1.SCR，屏幕上會立即顯示所繪線條。

（2）利用LSP程序

建立坐標表文件EX2.DAT，后綴任意，可以依次輸入多段曲線，中間用曲線名稱分開，程序自動繪制多條曲線并可標注坐標表。

“曲線1”

213.45,124.56

128.44,235.66

345.66,231.78

“曲線2”

433.34,567.23

434.12,464.12

利用AutoCAD中“工具”菜單下的“VisulLisp編輯器”建立DRLINE.LSP文件如下

(defunC:drline()

(iffn

(setqfn(getfiled"坐標點文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"坐標點文件名"""""2))

)

(setqf(openfn"r"))

(setqp0(getpoint"/n畫線起點:"))

(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)

)

文件存盤后，加載運行，相當于新增加了坐標畫線命令DRLINE，按提示選中存放坐標表的文件即可實現自動繪制曲線。

2.2地形切剖面

水電工程設計中經常遇到在地形圖上切剖面的問題，借助VisualLisp可以實現快速切剖面。

（1）初始地形圖處理

把帶z坐標的地形平面圖進行變換，變換后z坐標值成為層名，為加快切剖面運行速度，把“LWPOLYLINE”和”SPLINE”均轉化為”LINE“線，程序如下

(defunc:pltol()

；LWPOLYLINE轉化為LINE

(setqn0)

(setqe(ssget"X"(list(cons0"LWPOLYLINE"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(<nsh)

(setqe1(ssnameen))

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

(setqx(entgete1))

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

(command"explode"e1)

(setqn(+n1))

)))

(defunfld(numlst)

(cdr(assocnumlst))

)

(defunc:spltol()

；SPLINE轉化為LINE

(setqn0)

(setqe(ssget"X"(list(cons0"SPLINE"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(<nsh)

(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

輸入剖面編號，在平面地形圖上指定兩點確定剖面剖切線位置，指定剖面圖起點，利用AutoCAD的inters函數搜索剖切線與地形圖的全部交點，自動計算交點坐標，計算交點與剖面位置起點的距離，按各交點高程和與起點的距離形成剖面圖各點坐標，即可用本文實例1坐標畫線生成地形圖的剖面。

(defundxtent1()

(setqn0xdzbnil)

(setqxds0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(<nsh)

(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"/n剖面號"))

(setqpt1(getpoint"/n剖切位置起點:"))

(setqpt2(getpointpt1"/n剖切位置終點:"))

(setqpt3(getpoint"/n剖面圖布置:"))

(setqp01pt3)

(setqe1(ssget"F"(listpt1pt2)))；利用AutoCAD的目標選擇“F”方式選取與剖切線相交的地形線。

(dxtent)；獲取與剖切線相交地形線的坐標

(setqmxgc-100)

(setqmngc10000)

(setqm0pmpnil)

(setqnxdsi0)

(while(<in)

(setqcrosp

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

)；求剖切線與地形線的交點

(if(/=crospnil)

(progn

(setqdxtgcgc(nth0(nthixdzb)))

(setqmxgc(maxmxgcdxtgcgc))

(setqmngc(minmngcdxtgcgc))

(setqdst(distancept1crosp))；剖切線起點與交點的距離

(setqdst(*(/blczdxthtbl)dst))

(setqpmp(cons(listmdstdxtgcgc)pmp))

(setqm(+m1))

))

(setqi(+i1))

))

2.3沿曲線標注

在設計中會遇到沿給定曲線進行標注問題，如平面布置圖中的開挖線符號沿開挖輪廓的標注，剖面圖中巖石符號沿輪廓線標注、點筋標注、沿任意曲線進行漢字標注等。此類問題主要應用AutoCAD的Measure或divide命令來解決。兩個命令的主要差別是前者按指定的長度在曲線上標注，后者按給定的分段數等分曲線并在等分點處進行標注。要標注的輪廓曲線最好用pline線，要標注的符號預先做成圖塊，圖塊采用單位塊，執行measure或divide命令，選取要標注的曲線，指定標注符號，分段長度或分段數即可完成標注，當發現標注的符號太密或太疏時，可以執行erase命令選擇P進行刪除，比例不合適或符號方向不正確，可以利用特性編輯器，選中所有標注符號，對標注符號的比例和旋轉角度進行調整，直到滿意為止。對于更高級的應用，可以編制LSP程序，實現符號和文字沿任意曲線標注。

2.4表格生成

AutoCAD本身沒有表格處理功能，設計圖紙中工程量表、鋼筋表等涉及到表格生成的問題可以采用以下方法處理：

（1）直接把Word或Excel文件中的表格直接粘貼到CAD圖形中，修改時只要雙擊圖中的表格即可進入Word或Excel中進行編輯修改，修改完成后退出即可返回到AutoCAD中繼續進行設計，該法優點是方便，快捷，易于掌握，可以充分利用Excel的強大計算功能。缺點是表格在AutoCAD中并不是一個普通圖元，無法利用CAD功能對表格的字高、顏色和線寬進行編輯。

（2）編制LSP程序，依次輸入表格標題、表格行數、表格列數、表格行高和列寬以及表格插入點等參數，可以自動生成表格，表格中已經按仿Excel形式填入了文字，可以用字處理軟件對表格中文字進行編輯修改。

(defunC:mtab()

(setqtb1niltb2niltb3nil)

(setqrows(getint"表格行數"))

(setqcols(getint"表格列數"))

(setqrowh(getreal"行高"))

(setqcolw(getreal"列寬"))

(setqp1(getpoint"/n表格左上角點位置:"))

(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(<nrows)；繪水平線表格

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

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

(setqn(+n1))

)

(setqn1)

(while(<ncols)；繪垂直表格線

(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(<nrows)

(setqm0)

(while(<mcols)

(cond

((<m26)(setqbzstr(chr(+65m))))

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

)

(command"text""m"(list(+(carp1)(*0.5colw)(*mcolw))；表格內容標注

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

(getvar"TEXTSIZE")"0"(strcatbzstr(itoa(+n1))))

(setqm(+m1))

)

(setqn(+n1))

))

（3）生成鋼筋表

鋼筋表和材料表生成是施工圖設計中比較繁瑣的一項工作，很容易出錯，此處介紹利用程序進行鋼筋表和材料表自動生成的方法。利用造字程序增加I、II級鋼筋的直徑標注符號和，以后在其它電腦上只要把EUDC.TTE和E

見下表，增加3個命令：生成鋼筋表、鋼筋表添加和自動生成材料表。

生成鋼筋表時按指定表格位置生成鋼筋表表頭，根據提示輸入鋼筋編號（可以不連續）、鋼筋等級和直徑如20、16，交互繪制鋼筋簡圖和標注長度（標注長度可以輸入多種形式如50~200表示長度等差變化；30,40,50表示一個編號多個鋼筋長度，），鋼筋根數，構件組數，程序自動完成表格其余各項（總長度、重量，對于I級鋼筋長度中自動計入彎鉤長度）的填寫，備注欄中自動填入等差變化鋼筋的等差值。

采集鋼筋表中直徑、等級和總長信息，經過自動分類匯總，生成鋼筋表的材料表。

2.6高程小數位數處理

尺寸標注小數位數很容易調整，但諸如高程、表格中數字要調整則很困難，借助LSP程序的調整很方便，只要選取需要調整的數字，根據提示輸入需要保留的小數位數，則程序自動對所有選種數字進行修改。

(defunentsgc()

(setqn0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(<nsh)(setqx(entget(ssnamee1n)))

(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"保留小數位數:"))

(ife1(entsgc)(print"/nnotfound"))

(setqxnil)

)

2.7應用軟件前、后處理

由于軟件升級滯后，一些常用軟件后處理功能很弱或沒有，可以利用LSP程序結合AutoCAD增加或簡化前后處理功能。下面結合平面滲流分析程序STSE軟件對其前、后處理功能的實現進行介紹：

（1）前處理

STSE為平面滲流有限元程序，單元劃分和單元、節點編號工作量最大，可以借助其它通用有限元軟件的前處理功能如Ansis、Algor、SAP84等進行初步處理，生成單元、節點編號和節點坐標，而后按照STSE數據文件的格式要求對數據文件進行編輯。

（2）后處理

后處理成果主要為：單元網格圖，浸潤線和等勢線。單元網格圖中有節點和單元編號，不同滲透系數的單元采用不同的顏色，以便根據網格圖直觀地判斷數據文件中幾何參數和材料特性的正誤；

首先分析STSE的輸出結果文件的格式，搜索并篩選其中主要參數如單元總數、節點總數和材料總數，把節點坐標和單元信息分別存儲，通過對單元循環生成單元網格圖。

(defunc:seepmesh()

(iffn

(setqfn(getfiled"滲流結果文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"滲流結果文件名"""""2)))

(setqf(openfn"r"))

(setqmd(read-linef))

(while(/=(substrmd258)"單元總數")

(setqmd(read-linef))

)；定位單元總數

(setqdyzs(atoi(substrmd585)))；讀單元總數

(setqmd(read-linef))

(setqjdzs(atoi(substrmd585)))；讀節點總數

(setqmd(read-linef))

(setqclh(atoi(substrmd585)))；讀材料總數

(setqm0)

(repeatclh

(setqm(+1m))

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

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

)；按材料種類生成圖層名稱

(setqm0n0)

(repeatdyzs；對單元循環，dycfb中存放單元信息

(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"；繪制單元網格

(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))

；標注單元號

(setqm0)

(repeatjdzs

(setqm(+m1))

(setqbzdzb(nthmjdzbb))

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

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

))；標注節點號

(closef)

)

限于篇幅，等勢線和浸潤線生成程序不再贅述。同樣，對工程設計中遇到的其它軟件如：STAB邊坡穩定分析、SAP84的輸出文件均可進行類似后處理工作。

3結語

AutoCAD軟件應用已經在設計單位普及，VisualLisp的出現對于提高Lisp語言的編程效率和AutoCAD應用水平具有重要意義。本文涉及的幾個實例已經在實際工作中發揮很大作用，充分說明在工程設計當中結合本專業要求開發一些簡單實用的Lisp小程序可以有效減輕設計人員的勞動強度，使AutoCAD不僅僅是繪圖工具，而真正成為設計人員得心應手的高效設計平臺。