[发明专利]基于Revit二次开发结合Ansys命令流创建隧道有限元模型的方法

说明书

本发明提供一种基于Revit二次开发结合Ansys命令流创建隧道有限元模型的方法，该方法分为二维和三维转化方法，二维方法通过圆心和半径建立三心圆从而建立二维模型，三维方法通过将实体模型分成数个等距小段再将其转化，实现了将Revit中建立的隧道模型完整导入到Ansys软件中。该方法解决了当前隧道BIM模型导入有限元软件中只能导入二维几何信息的困难，为后续实现地下工程的数字一体化奠定了基础，并将大幅度提供地下工程设计、施工、运营、维护等方面的效率。

技术领域

本发明涉及建筑信息和建筑设计技术领域，特别涉及一种基于Revit二次开发结合Ansys命令流创建隧道有限元模型的方法。

背景技术

随着BIM技术的飞速发展，越来越多的工程项目要求工程项目具备可视化、3D模拟化等特点，将信息技术应用于建设工程全周期。而与一般的工程相比，隧道工程的地质条件更加复杂，未知因素更多，施工中的资源配置更加重要，所以BIM技术在隧道行业的优势要大于建筑行业。但是，由于软件和环境的限制，我国隧道工程的信息化水平很低，对于BIM的应用仍只停留在设计阶段。

在隧道设计中，隧道的数值模拟分析是项目的一个重要阶段，必须通过有限元软件进行计算分析从而证明隧道符合极限状态的标准。根据地质和岩土条件、隧道开挖和支护方法，让隧道在不同荷载作用下进行二维或三维分析，预测隧道在使用或施工过程中可能发生的情况。而在进行有限元分析的过程中，必须创建两种不同的模型：隧道信息模型和计算模型，信息模型包括隧道的三维几何数据，而计算模型包括结构几何、荷载信息、材料特性等。由于他们都是独立的模型，因此每一次修改都会对两个模型进行调整，这会使工作加倍，降低效率。

但是，要使得BIM模型成功应用于有限元分析软件，就必须编写两者之间的接口，或者将模型和有限元计算功能放于同一平台，来解决两者之间的不兼容问题。其中，编写接口是大多数学者解决转化问题的重要方式，而转换接口问题的成功解决取决于构件的参数、约束条件以及格式数据的有效转换，这些都对设计和施工有决定性影响。

作为BIM软件中的主流建模软件Revit，其与有限元分析软件的接口大多应用于建筑结构分析领域，在BIM隧道工程的实际应用中，大多都是利用标准数据格式.DXF、.SAT和.ACIS导入有限元软件中，因为Revit自身提供了输出.DXF、.SAT和.ACIS文件格式且ANSYS和ABAQUS也有通过标准格式如.SAT和.ACIS等输入几何模型的功能，但是导入其中的模型只是一个整体的闭合的几何体，再导入有限元软件进行分析时不能直接进行网格划分。同时，通过.ACIS和.SAT等导入的模型没有材料参数，需要手工赋予，其模型切分和材料赋予的工作量依然很大，极大程度上增加了建模时间，并且这种转换方式容易出现几何数据丢失和转换数据不彻底的情况，对于BIM隧道模型在有限元方面的应用造成了很大的困扰。

隧道模型不同于建筑模型，其模型为不规则形状拉伸而成，现有的遍历角点坐标，利用他们之间的相互关系进行排序，并根据角点坐标进行长方体之间的重组，该方法只适用于建筑等较规则模型，对于隧道模型等并不适用。

因此，鉴于上述隧道有限元模型转换的问题，提出一种参数化建模和转换有限元模型的方法，在完成建模的同时导出隧道信息模型和计算模型，为在隧道进行有限元分析时提前做好准备，减少工作量。从而实现工程建模与计算一体化，做到隧道工程全生命周期信息数据共享。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于Revit二次开发结合Ansys命令流创建隧道有限元模型的方法，该方法分为二维和三维转化方法，二维方法通过圆心和半径建立三心圆从而建立二维模型，三维方法通过将实体模型分成数个等距小段再将其转化，实现了将Revit中建立的隧道模型完整导入到Ansys软件中，该方法适用于所有三心圆轮廓的山岭隧道，具有普遍的实用性。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：