基于AutoCAD地形图创建ANSYS和Flac3D模型

0. 说明

为方便计算建模，分别采用VB.Net、C#和C++编制了几个插件，(ACAD_SurferAns.dll、AutoCADToANSYS.dll、AnsysToFlac3D.dll)，下面解释几个插件配合使用，根据AutoCAD地形图建立ANSYS和Flac3D实体模型的过程。

1. 软件环境

（1）AutoCAD（2007~2013，测试于win7_64bit下AutoCAD2012）

（2）Surfer（测试于Surfer 11、Surfer 12）

（3）ANSYS（测试于ANSYS10.0、ANSYS12.1）

2. 加载插件方法

2.1 AutoCAD插件

（1）打开AutoCAD，输入NETLOAD，分别加载AutoCADToANSYS.dll和ACAD_SurferAns.dll；

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

2.2 ANSYS插件

见http://forum.simwe.com/thread-1075857-1-1.html ，http://forum.simwe.com/thread-1107630-1-1.html，注意32位和64位的区别，以32位为例。

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

（2） 用TXT打开ANS_EXT.TBL，在文件尾部追加一条：C:\ProgramFiles\Ansys Inc\v100\ANSYS\Lib\Intel\AnsysToFlac3D.dll ~atf AnsysToFlac3D（64位ATF），其中~atf是在ansys中输入的命令；

（3）设置环境变量(win7下右击计算机->高级系统设置->环境变量)，新建一个名为ANSYS_EXTERNAL_PATH，值为C:\ProgramFiles\Ansys Inc\v100\ANSYS\lib\intel的环境变量。此环境变量表示Ansys外部命令（放置AnsysToFlacD.DLL）的文件路径。

3. 操作流程

（1）准备地形图。一般设计文件会给出等高线形式的三维地形图，从地形图中选出要建模的部分，并剔除杂线，只保留等高线。

示例原始地形图，见图1。

图1 原始地形图

选出合适的部分，删除文字、无关点线，只保留等高线，得到干净的地形图，如图2。

* 等高线支持“直线”、“多段线”、“三维多段线”、“样条曲线”；

* 删除杂线的方法可以用快速选择的方式来实现；

* 地形图必须为矩形的，可绘制矩形后进行修剪地形线。

图2 修整后的地形图

（2）画隧道及地层线

通过旋转视图调到合适的视角，绘制隧道结构与地层线，目前只能简单的进行地层分界，复杂地层情况只能在有限元软件中处理。

* 图3中红色线条为一矩形（也可使用PL命令绘制），以确定基准面和尺寸范围使用。

* 视图必须为“视图→三维视图→俯视”，然后用3DFORBIT命令旋转视图。不要采用其他视图，因为插件中提取是的局部坐标系的坐标而非世界坐标系。

图3 绘制隧道结构与地层线

（3）生成地形部分

AutoCAD加载ACAD_SurferAns.dll成功后，执行SFANS命令，输入各参数后，生成ANSYS命令流文件，本例SurfAnsCmd.txt保存于桌面，如图4。

图4 执行SFANS，生成地形部分ANSYS命令流

* 此处借用Surfer的空间插值功能；

* 地形等高线：拾取各等高线，不要选择无关的线；

* 地域范围：拾取红色的矩形；

* 原点：拾取红色矩形上的某一点，矩形相当于地面，选择地面上的一点作为原点。而且要记住此点，因为在第四步中还要生成隧道和地层的命令流，他们需要同一个原点；

* x、y方向节点数，由于ANSYS中样条曲线的限制，节点数不要超过12。

（4）生成隧道部分

AutoCAD加载AutoCADToANSYS.dll成功后，执行ACTAN命令，注意拾取红色矩形以下的曲线集，原点要与第三步相同，如图5。将生成的命令流粘贴到第三步SurfAnsCmd.txt之后，方便一次性执行ANSYS命令流。

图5 执行ACTAN，生成隧道部分ANSYS命令流

（5）ANSYS建模

打开ANSYS，读取命令流文件，生成上部地形的体和下部隧道地层的线框，如图6~7。

图6 读取命令流文件

图 7 显示线框

接下来处理下部的隧道和地层部分，建面→拉伸→切割，压缩点号，使上下部分合成一整体，如图8所示。最后划分网格，如图9所示。

图8 整体模型

图 9 网格划分

（6）生成Flac3D模型

ANSYS中加载AnsysToFlac3D.dll成功后，执行~atf命令，导出Flac3D网格如图10。

图10 导出Flac3D网格文件

（7）生成Flac3D模型

打开Flac3D，导入生成的网格文件，得到Flac3D模型，如图11。

图11 Flac3D模型

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