基于windows窗口的大圓筒碼頭cad技術研究

1大比例設計計算工具大體積圓碼頭在結構上相對簡單，但其設計和計算工作量和難度較大。要有效地推廣大圓筒結構的應用,除了深入研究大圓筒結構的受力機理外,還必須開發規范、高效的設計計算工具。這就有必要對沉入式大圓筒的CAD開發技術進行深入的研究。2干預式大圓碼頭的三維系統分析與設計2.1系統功能2.1.1系統的界面輸入采用Windows窗口技術,提供易于學習使用的、高效的窗口界面輸入方式,實現用戶數據輸入功能,輸入的數據存儲在數據庫中,使用時系統自動調出。初始數據輸入包括:圓筒的有關參數,如高度、直徑、底標高、泥面標高,以及外荷載、地基土層參數等。2.1.2結構計算方法研究根據輸入的各種參數、邊界條件、外部荷載等,采用國家“九五”攻關項目“深水大圓筒碼頭結構關鍵技術的研究”所取得的成果,對大圓筒碼頭進行結構計算。在某些懷況下,需要采用數值分析方法進行結構計算,并將計算結果進行比較,以減小誤差,提高精度。2.1.3結構應力矩的顯示和表現大圓筒結構在發生整體破壞或自身應力破壞時,會產生一定的位移,周圍土體也會隨之發生位移及變形,并且應力狀態改變很大。盡管如此,這些改變對人眼來說仍然是難以察覺的。該系統根據計算結果,采用圖形、動畫方式顯示、演示下列內容:構件各部分的應力用直觀的曲線表示,使設計者能直觀地判斷各構件、結構的應力狀態,這就是結構應力圖;碼頭的位移、傾斜、失穩和破壞過程用動畫演示。在設計中允許設計者動態調整各參數,并且自動更新計算結果。2.1.4大圓筒建模設計繪圖和出圖是設計過程中一個重要步驟。設計單位一般都使用某種通用繪圖工具軟件進行繪圖和出圖。但是,通用繪圖工具并非為某個行業設計的,沒有針對特定行業的設計任務進行優化。因此,該系統的一個重要任務就是選取合適的圖形支撐環境,然后對其進行二次開發,以便對設計大圓筒碼頭的常見繪圖工作進行簡化集成,以提高設計人員的生產力。該CAD系統可以驅動AutoCAD軟件,繪出大圓筒結構。設計師可以在AutoCAD軟件中調整圖形,修改設計,最后由繪圖儀輸出。系統流程如圖1所示。3基于組件的開發基于組件和面向對象是現代程序設計的兩個主要特征,采用基于組件的面向對象開發技術,可以加快開發速度,使代碼的重復利用率大大提高。因此,本系統按照“基于組件、面向對象”的原則進行開發。3.1用戶網絡操作系統該系統選擇了基于Windows的PC機系統。局域網服務器端一般采用NOVELL、NETWARE或WindowsNT作為網絡操作系統,客戶端使用Windows3.X、Windows95或WindowsNT。該系統支持上述通用網絡協議,可以在Windows95/NT/2000等計算機上使用。3.2客戶機/服務器軟件采用了BORLAND國際公司的DELPHIclient/serversuite3.0。該軟件是流行的快速應用開發工具軟件,支持先進的客戶機/服務器軟件開發,內置圖形功能和數據庫集成,是理想的Windows95/NT軟件開發平臺。該軟件現在已經升級到6.0版。3.3平臺的選擇選用InterBase作為后端數據庫。InterBase是一個全功能的SQL服務器,效率高、占用系統資源少。目前,InterBase已經開放源代碼,可以免費安裝使用,對CAD系統的推廣是十分有利的。3.4d圖的特性圖形支撐環境選用美國AutoCAD繪圖系統。AutoCAD是國內普遍采用的通用繪圖系統,是事實上的工業標準,設計院一般均采用該軟件繪圖和出圖。在AutuCAD支撐平臺上做二次開發是一條比較好的途徑,可以形成適合國情的CAD軟件。3.5p點是否落在半一般面內在可視化設計程序中,一個關鍵的操作技術是用鼠標選取圖象,實質是要求判斷鼠標的當前坐標是否在圖形對象所在多邊形內。要判斷某點P是否落在多邊形內,首先算出多邊形的面積A,然后將P點與多變形的各頂點依次連接成三角形,計算各三角形的面積之和B,如B=A,則P點在多邊形之內,否則P點不在多邊形之內。當選取對象后,對象獲得焦點,在其周圍出現一個虛線矩形,這時可以用鼠標拖動對象進行移動、改變尺寸等操作,從而提供了可視化設計的技術基礎。3.6虛擬模型開發在桌面級計算機上實現3D動畫,通常有兩種技術可以選擇。一是采用Direct3DAPI,這種方法由微軟開發,主要為電腦游戲提供3D開發的基礎運行環境和API,性能很高,但方法非常復雜。另一種方法是采用虛擬現實模型語言VRML進行開發。VRML是一種新型的動畫接口語言,可以簡單地創建和操縱三維空間對象。而且對象具有感知能力,能夠在力的作用下按照給定條件運動。由于文件格式簡單,體積很小,便于修改和傳遞,能夠通過Internet傳遞到客戶端瀏覽器,在任何一臺計算機上播放。Netscape4.0和IE4.0以上版本瀏覽器,都提供了察看VRML動畫的能力。該項目的三維對象主要是大圓筒,其尺寸由程序按照合適的比例自動生成,不需要設計師干預。在文件生成后,軟件通過內嵌的瀏覽器展示大圓筒碼頭變形位移等情況。3.7神劍的應用程序在新推出的AutoCADR14版本中,加入了ActiveX自動化服務器功能,使得用戶可以通過可視化編程工具,如VB、Delphi等對AutoCAD系統進行二次開發。ActiveX自動化是微軟開發的一套先進的編程技術和標準,如果一個應用程序支持自動化,那么其它應用程序就可以通過其暴露的對象對其進行操作。該CAD系統中,新開發的程序為客戶機,AutoCAD是服務器,應用程序正是通過對AutoCAD暴露的各級對象操作與控制AutoCAD工作的。對象本身包含自已的屬性和方法,通過方法可以實現對對象的操作,而對象狀態信息的收集或改變則是通過屬性完成的。AutoCAD的對象模型是對其編程的基礎。AutoCAD以層次結構組織現象。頂層是Application(項目),下面是PreFerences(優先設置)和Document(文檔)對象。通過程序控制PreFerences對象可以對AutoCAD中Tools>PreFerences菜單中的選項進行設置和修改,以獲取和改變AutoCAD的優先設置。Document對象下面的Modelspace(模型空間)、PaperSpace(圖紙空間)、Layers(圖層)等對象集合,其含義與AutoCAD中相似。Document對象提供了大部分AutoCAD的文件功能,可以通過它實現對文件的更新、打開、輸入、輸出等工作。對圖形實體(如直線等所有畫在屏幕上的物體)的操作,包含于ModelSpace和PaperSpace集合對象中。要取得圖中的某一實體,一般采用遍歷或實體句柄查找方法。各種具體方法因數量太多,在此不再列舉。3.8激活私家車在Delphi中,首先要在uses語句中引用ActiveX單元,調用Win32API的GetActiveOleObject函數來激活AutoCAD,把AutoCAD.Application.14作為函數參數傳遞。然后,就可以用AutoCAD的ActiveDoucument.ModlSpace集合來發出指令(向AutoCAD傳遞的參數使用OleVariant類型),讓AutoCAD繪圖、出圖。通過Dephi編程可以控制AutoCAD的幾乎所有功能。4基于約束條件的cad技術在CAD繪圖技術的理論依據方面,傳統的CAD系統采用解析幾何的原理繪圖,是基于數值的。而目前新一代的宜人化的系統采用基于約束條件的CAD技術,使得工程師能夠按照習慣的畫法幾何方法,利用各種繪圖工具來輸入設計方案。相對于傳統的基于數值的CAD系統,這種系統能夠存儲較為完整的工程信息,并支持快速的設計修改和利用以前的設計成果。該CAD系統在軟件技術上,其國際先進性主要表現在:4.1界面規則的局限性以往,工程設計軟件往往只注重數學模型、數學計算的準確性,對于用戶界面未予足夠的重視,或者即使想重視,也限于開發人員水平和精力及開發工具的能力而只能采用簡陋的界面。這實際上嚴重影響了軟件的可用性。軟件工業的發展已證明:軟件具有良好的圖形用戶界面,可以顯著地減緩學習曲線的坡度,縮短學習時間,對于軟件的推廣極為有利。該系統旨在簡化大圓筒碼頭的設計難度,提高設計單位對大圓筒碼頭的設計效率和能力,推廣大圓筒碼頭的應用。本系統借助先進的可視化程序設計技術,提供了一個人性化的、良好的圖形用戶界面。4.2數據庫的存儲、檢索和維護設計師能夠以最直觀的方式理解和操縱設計數據和設計對象,能夠大大提高設計效率。設計過程中需要用到許多參數,這些數據可以預先存儲在數據庫中,當需要時直接由程序自動取用,不需要人工輸入,可以節省大量時間。因此本系統大量結合數據庫技術,利用數據庫來存儲、檢索和維護數據,體現了新一代CAD軟件的重要特征。該系統允許設計師以可視的方式交互地完成設計過程。通過給設計者以可視的反饋,可以有效地改進碼頭設計質量和效率。同時,業主能夠得到直觀的印象,從而增強對項目的把握能力。4.3．拖放圖譜的顯示為了提高大圓筒碼頭的設計效率,設計人員只要在圖庫中選擇標準組件,并用鼠標拖放到圖中,程序會自動將該碼頭組件放置到碼頭中適當的位置,這就是拖放繪圖。這一特征體現了本CAD軟件在技術上具有國際先進水準。4.4客戶機/服務器技術采用客戶機/服務器體系結