0. 說明

為方便計算建模，分別采用VB.Net、C#和C++編制了幾個插件，(ACAD_SurferAns.dll、AutoCADToANSYS.dll、AnsysToFlac3D.dll)，下面解釋幾個插件配合使用，根據AutoCAD地形圖建立ANSYS和Flac3D實體模型的過程。

1. 軟件環境

（1）AutoCAD（2007~2013，測試于win7_64bit下AutoCAD2012）

（2）Surfer（測試于Surfer 11、Surfer 12）

（3）ANSYS（測試于ANSYS10.0、ANSYS12.1）

2. 加載插件方法

2.1 AutoCAD插件

（1）打開AutoCAD，輸入NETLOAD，分別加載AutoCADToANSYS.dll和ACAD_SurferAns.dll；

（2）更多方法見 http://forum.simwe.com/thread-1070119-1-1.html 。

2.2 ANSYS插件

見http://forum.simwe.com/thread-1075857-1-1.html ，http://forum.simwe.com/thread-1107630-1-1.html，注意32位和64位的區別，以32位為例。

（1）將AnsysToFlacD.DLL放入C:\ProgramFiles\Ansys Inc\v100\ANSYS\lib\intel下；

（2） 用TXT打開ANS_EXT.TBL，在文件尾部追加一條：C:\ProgramFiles\Ansys Inc\v100\ANSYS\Lib\Intel\AnsysToFlac3D.dll ~atf AnsysToFlac3D（64位ATF），其中~atf是在ansys中輸入的命令；

（3）設置環境變量(win7下右擊計算機->高級系統設置->環境變量)，新建一個名為ANSYS_EXTERNAL_PATH，值為C:\ProgramFiles\Ansys Inc\v100\ANSYS\lib\intel的環境變量。此環境變量表示Ansys外部命令（放置AnsysToFlacD.DLL）的文件路徑。

3. 操作流程

（1）準備地形圖。一般設計文件會給出等高線形式的三維地形圖，從地形圖中選出要建模的部分，并剔除雜線，只保留等高線。

示例原始地形圖，見圖1。

圖1 原始地形圖

選出合適的部分，刪除文字、無關點線，只保留等高線，得到干凈的地形圖，如圖2。

* 等高線支持“直線”、“多段線”、“三維多段線”、“樣條曲線”；

* 刪除雜線的方法可以用快速選擇的方式來實現；

* 地形圖必須為矩形的，可繪制矩形后進行修剪地形線。

圖2 修整后的地形圖

（2）畫隧道及地層線

通過旋轉視圖調到合適的視角，繪制隧道結構與地層線，目前只能簡單的進行地層分界，復雜地層情況只能在有限元軟件中處理。

* 圖3中紅色線條為一矩形（也可使用PL命令繪制），以確定基準面和尺寸范圍使用。

* 視圖必須為“視圖→三維視圖→俯視”，然后用3DFORBIT命令旋轉視圖。不要采用其他視圖，因為插件中提取是的局部坐標系的坐標而非世界坐標系。

圖3 繪制隧道結構與地層線

（3）生成地形部分

AutoCAD加載ACAD_SurferAns.dll成功后，執行SFANS命令，輸入各參數后，生成ANSYS命令流文件，本例SurfAnsCmd.txt保存于桌面，如圖4。

圖4 執行SFANS，生成地形部分ANSYS命令流

* 此處借用Surfer的空間插值功能；

* 地形等高線：拾取各等高線，不要選擇無關的線；

* 地域范圍：拾取紅色的矩形；

* 原點：拾取紅色矩形上的某一點，矩形相當于地面，選擇地面上的一點作為原點。而且要記住此點，因為在第四步中還要生成隧道和地層的命令流，他們需要同一個原點；

* x、y方向節點數，由于ANSYS中樣條曲線的限制，節點數不要超過12。

（4）生成隧道部分

AutoCAD加載AutoCADToANSYS.dll成功后，執行ACTAN命令，注意拾取紅色矩形以下的曲線集，原點要與第三步相同，如圖5。將生成的命令流粘貼到第三步SurfAnsCmd.txt之后，方便一次性執行ANSYS命令流。

圖5 執行ACTAN，生成隧道部分ANSYS命令流

（5）ANSYS建模

打開ANSYS，讀取命令流文件，生成上部地形的體和下部隧道地層的線框，如圖6~7。

圖6 讀取命令流文件

圖 7 顯示線框

接下來處理下部的隧道和地層部分，建面→拉伸→切割，壓縮點號，使上下部分合成一整體，如圖8所示。最后劃分網格，如圖9所示。

圖8 整體模型

圖 9 網格劃分

（6）生成Flac3D模型

ANSYS中加載AnsysToFlac3D.dll成功后，執行~atf命令，導出Flac3D網格如圖10。

圖10 導出Flac3D網格文件

（7）生成Flac3D模型

打開Flac3D，導入生成的網格文件，得到Flac3D模型，如圖11。

圖11 Flac3D模型

------------------------------------------------------------

4. 后記

（1）比起C++來，C#進行AutoCAD二次開發效率更高，所以采用了C#開發AutoCADToANSYS.dll；ACAD_SurferAns最初是用VBA寫的一系列腳本，后來想打包的時候發現用VB.Net直接翻譯更快捷，所以采用了VB.Net；AnsysToFlac3D.dll采用C++對ANSYS二次開發，在吳冬博士的基礎上優化改進而來，以前研究3DEC的時候寫過ABAQUSTo3DEC.exe（ABAQUS的網格劃分確實比ANSYS優秀，自用未發布），想整合寫個AnsysToItasca.dll，把ANSYS轉3DEC的功能也加進去，但后來呵呵，畢業之前不再瞎整。。。

（2）上述方法調用了Surfer的插值功能（也可以用MATLAB的插值，只是調用起來太慢），后來想自己寫空間插值，但由于各種原因無精力去優化而擱置。

（3）由于ANSYS由樣條曲線拉伸成曲面時點數的限制，在遇到復雜地形面時精度損失較大，可以采用其他建模軟件例如CATIA、Civil3D生成體導入到ANSYS中。