本發明涉及工程施工，特指一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法及其工具。

背景技術：

1、建筑鋼結構具有形態輕盈、造型豐富及空間布置靈活等優點，被廣泛應用于體育場館、高鐵站房、機場航站樓、大劇院、會展中心等大型公共建筑，在城市經濟發展版圖中發揮重要作用；建筑鋼結構在設計與建造的過程中，必須借助數值軟件開展全過程計算模擬，為保證計算結果能夠準確反映結構的力學性能，應將建筑鋼結構的材料、截面、施工階段分組等工程信息，真實映射到結構數值模型中。

2、現有ansys(有限元模型分析軟件)適用于建筑鋼結構的建造過程計算分析，有通過gui(圖形用戶界面)和apdl(參數化設計語言)兩種命令流進行建模的方式，但通過其gui或apdl命令流方式建模，存在前處理工作量龐大的問題，且后續模型的調整優化較為復雜，雖然，基于autocad開發的3d3s等軟件能將計算分析模型導出為ansys宏文件以克服該問題，但是無法記錄構件施工分組信息，不便于施工過程模擬分析。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法及其轉換工具，解決現有技術中建筑鋼結構施工過程模擬分析不便的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，基于建筑鋼結構的cad圖紙文件，所述面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法包括如下步驟；

3、s1、根據ansys計算分析模型所需要的建模屬性定義cad圖層命名規則，并基于所述cad圖層命名規則對cad圖紙文件中各圖層進行重新命名；

4、s2、利用autocad二次開發技術從圖層命名中提取建模信息；

5、s3、基于提取的建模信息按照圖層對應關系生成ansys計算分析模型。

6、通過采用這種技術方案，采用定義cad圖層命名規則的方式將圖層各項信息記錄于圖層命名中，利用autocad的二次開發技術直接從圖層命名中提取建模信息至ansys，并直接完成有限元模型的建模、計算和結果讀取，以此來降低建筑鋼結構的計算分析難度。

7、進一步的，步驟s3包括：

8、根據提取的建模信息，構建相應模型信息的數組和變量；

9、基于模型信息數組和變量，生成ansys的參數化建模語言文本；

10、得出ansys計算分析模型。

11、通過采用這種技術方案，保證由圖層命名信息得到的建模信息除了能夠得出ansys計算分析模型之外，還能夠配合ansys計算分析模型進行施工過程模擬，從而實現建筑鋼結構的施工過程模擬分析。

12、進一步的，步驟s1中的所述cad圖層命名規則包括：以圖層中包含的構件的單元類型編號、施工步驟劃分編號、材料屬性編號、截面類型及對應尺寸信息進行命名。

13、通過采用這種技術方案，圖層命名可直接反饋單元類型編號、施工步驟劃分編號、材料屬性編號、截面類型及對應尺寸信息，經autocad二次開發技術提取后，可自動生成ansys?apdl命令流，以直接完成有限元模型的建模、計算與施工過程模擬分析，保證建筑鋼結構計算分析的效率以及施工結果的質量。

14、進一步的，所述單元類型編號格式為“構件的單元類型名稱所述單元類型名稱的數字編號”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的單元類型編號的單元類型名稱和單元類型名稱的數字編號的內容，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的單元類型名稱和單元類型名稱的數字編號屬性下。

15、通過采用這種技術方案，使得圖層命名中存在生成ansys計算分析模型建模及進行施工過程模擬所需的構件的單元類型名稱以及該單元類型名稱的數字編號，減少中間信息處理流程，以增加建模和生成施工過程模擬數據的效率。

16、進一步的，所述施工步驟劃分編號格式為“以不同施工步驟劃分的構件分組名稱所述構件分組名稱的數字編號”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的以不同施工步驟劃分的構件分組名稱和構件分組名稱的數字編號的內容，并對ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件進行分組，并記錄每組的構件分組名稱和構件分組名稱的數字編號。

17、通過采用這種技術方案，使得圖層命名中存在生成ansys計算分析模型建模及進行施工過程模擬所需的以不同施工步驟劃分的構件分組名稱以及該構件分組名稱的數字編號，減少中間信息處理流程，以增加建模及得出施工過程模擬數據的效率。

18、進一步的，所述材料屬性編號格式為“材料類型與所述材料類型相關的特征參數名”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的材料類型和材料類型相關的特征參數名，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的材料類型和材料類型的特征參數名屬性下。

19、通過采用這種技術方案，使得圖層命名中存在生成ansys計算分析模型建模及進行施工過程模擬所需的材料類型以及材料類型相關的特征參數名，減少中間信息處理流程，以增加建模及得出施工過程模擬數據的效率。

20、進一步的，所述截面類型及對應尺寸格式為“截面形狀所述截面形狀的詳細尺寸”，其中所述截面形狀的詳細尺寸以得到截面面積的各關鍵尺寸相乘的方式表示；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的截面形狀和截面形狀的詳細尺寸，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的截面形狀和截面形狀的詳細尺寸屬性下。

21、通過采用這種技術方案，使得圖層命名中存在生成ansys計算分析模型建模及進行施工過程模擬所需的截面形狀以及截面形狀的詳細尺寸，減少中間信息處理流程，以增加建模及得出施工過程模擬數據的效率。

22、進一步的，步驟s2至步驟s3生成ansys計算分析模型過程中還包括重合節點和重復線段判定。

23、通過采用這種技術方案，通過判定節點重合和線段重復判定能夠增加圖層之間的相關性，進而保證得出ansys計算分析模型的準確性。

24、本發明還提供一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換工具，包括存儲器和處理器；所述存儲器上存儲有可被所述處理器執行的計算機可讀程序；所述處理器執行所述計算機可讀程序時實現如權利要求1-8任意一項所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法。

25、通過采用這種技術方案，模型轉換工具實現模型轉換的自動化，從而增加建筑鋼結構的建模及施工過程計算分析效率。

26、本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：

27、將建筑鋼結構建模前處理信息記錄于cad圖層命名中，通過autocad二次開發技術直接進行建模數據提取至ansys，從而生成ansys計算分析模型以進行建筑鋼結構的有限元分析，打通ansys和autocad的數據壁壘，實現建筑鋼結構的建模及施工過程模擬的快速計算分析。

技術特征：

1.一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，基于建筑鋼結構的cad圖紙文件，其特征在于，所述面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法包括如下步驟；

2.根據權利要求1所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于，步驟s3包括：

3.根據權利要求1所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于，步驟s1中的所述cad圖層命名規則包括：以圖層中包含的構件的單元類型編號、施工步驟劃分編號、材料屬性編號、截面類型及對應尺寸信息進行命名。

4.根據權利要求3所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于：所述單元類型編號格式為“構件的單元類型名稱所述單元類型名稱的數字編號”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的單元類型編號的單元類型名稱和單元類型名稱的數字編號的內容，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的單元類型名稱和單元類型名稱的數字編號屬性下。

5.根據權利要求3所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于：所述施工步驟劃分編號格式為“以不同施工步驟劃分的構件分組名稱所述構件分組名稱的數字編號”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的以不同施工步驟劃分的構件分組名稱和構件分組名稱的數字編號的內容，并對ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件進行分組，并記錄每組的構件分組名稱和構件分組名稱的數字編號。

6.根據權利要求3所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于：所述材料屬性編號格式為“材料類型與所述材料類型相關的特征參數名”；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的材料類型和材料類型相關的特征參數名，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的材料類型和材料類型的特征參數名屬性下。

7.根據權利要求3所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于：所述截面類型及對應尺寸格式為“截面形狀所述截面形狀的詳細尺寸”，其中所述截面形狀的詳細尺寸以得到截面面積的各關鍵尺寸相乘的方式表示；在執行步驟s3時，提取每個圖層中構件的截面形狀和截面形狀的詳細尺寸，并賦予至ansys計算分析模型中對應圖層中對應構件的截面形狀和截面形狀的詳細尺寸屬性下。

8.根據權利要求1所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法，其特征在于：步驟s2至步驟s3生成ansys計算分析模型過程中還包括節點重合判定和線段重復判定。

9.一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換工具，其特征在于：包括存儲器和處理器；所述存儲器上存儲有可被所述處理器執行的計算機可讀程序；所述處理器執行所述計算機可讀程序時實現如權利要求1-8任意一項所述的面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法。

技術總結
本發明涉及一種面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法及其工具，基于建筑鋼結構的CAD圖紙文件，所述面向建筑鋼結構計算分析的模型轉換方法包括如下步驟；S1、根據ANSYS計算分析模型所需要的建模屬性定義CAD圖層命名規則，并基于所述CAD圖層命名規則對CAD圖紙文件中各圖層進行重新命名；S2、利用AutoCAD二次開發技術從圖層命名中提取建模信息；S3、基于提取的建模信息按照圖層對應關系生成ANSYS計算分析模型；本申請將建筑鋼結構建模前處理信息記錄于CAD圖層命名中，通過AutoCAD二次開發技術直接進行建模數據提取至ANSYS，從而生成ANSYS計算分析模型以進行建筑鋼結構的有限元分析，打通ANSYS和AutoCAD的數據壁壘，實現建筑鋼結構的建模及施工過程模擬的快速計算分析。

技術研發人員：張文津,薛暄譯,張昊,高邦正,畢曉波,賈寶瑩,胡鵬華,李向冰
受保護的技術使用者：中建八局浙江建設有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24