ObjectARX環(huán)境下的結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的開發(fā)

ObjectARX環(huán)境下的結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的開發(fā)

摘要：本文介紹了AutoCAD提供的ObjectARX開發(fā)環(huán)境，闡述了利用ObjectARX開發(fā)一種新的結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的思路及方法，即直接利用繪圖工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)信息輸入。輸入的結(jié)構(gòu)信息可以生成為不同的數(shù)據(jù)文件，從而大大提高工作效率。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)建模ObjectARX面向?qū)ο笄把越陙?，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，絕大多數(shù)的工程設(shè)計(jì)人員已經(jīng)采用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，有眾多的結(jié)構(gòu)分析軟件可供選擇，如ANSYS、SAP2000等。這些軟件雖然都能較好地完成分析任務(wù)，但它們基本上都是按傳統(tǒng)的編程方法實(shí)現(xiàn)的，其前后處理功能還有待進(jìn)一步改進(jìn)。結(jié)構(gòu)分析軟件中的前后處理部分通常是用戶耗時(shí)最多的階段，尤其是結(jié)構(gòu)建模部分更是關(guān)鍵，它直接影響著軟件的應(yīng)用效率。因此，對結(jié)構(gòu)建模這一功能模塊進(jìn)行專門的研究和開發(fā)，使其擁有更強(qiáng)的功能和更高的效率，成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)人員的重點(diǎn)課題。

利用純Windows風(fēng)格的AutoCAD2000提供的開發(fā)環(huán)境ObjectARX來進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的研制，可以充分利用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的優(yōu)勢，最大限度地提高系統(tǒng)資源的利用率和軟件系統(tǒng)的功能，而且也符合廣大工程設(shè)計(jì)人員的使用習(xí)慣，有助于設(shè)計(jì)人員快速地掌握、使用新開發(fā)的結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)，提高工作效率。1面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境ObjectARXAutoCAD是目前在Windows98/2000/NT環(huán)境下應(yīng)用最廣泛、使用人數(shù)最多的CAD軟件，它是廣大工程設(shè)計(jì)人員最為熟悉的工作平臺(tái)。AutoCAD2000除了提供一般通用的CAD功能，如繪圖、編輯等，還為用戶提供了不同的開發(fā)環(huán)境，如AutoLISP、VisualLISP、ObjectARX等。其中，ObjectARX是一種特定的C++編程環(huán)境，它是在AutoCADR13使用的ARX（AutoCADRun-timeeXtention）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第二代面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境。ObjectARX應(yīng)用程序本質(zhì)上是WindowsDLL程序，而AutoCAD本身則是一個(gè)典型的Windows程序，因此ObjectARX應(yīng)用程序與AutoCAD、Windows之間均采用Windows的消息傳遞機(jī)制直接通信。ObjectARX程序以C++為基本開發(fā)語言，具有面向?qū)ο缶幊谭绞降臄?shù)據(jù)可封裝性、可繼承性及多態(tài)性等特點(diǎn)。用其開發(fā)的CAD軟件具有模塊性好、獨(dú)立性強(qiáng)、連接簡單、使用方便、內(nèi)部功能高效實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，并且支持MFC（MicrosoftFundationClass），能簡潔并高效地實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜功能。2結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想為了配合工程設(shè)計(jì)人員的使用習(xí)慣，本文的設(shè)計(jì)思想是使設(shè)計(jì)人員在使用CAD命令繪制圖形的同時(shí)，對圖形對象進(jìn)行處理，使繪制所得的結(jié)構(gòu)模型文件中既有結(jié)構(gòu)幾何信息，又包含荷載信息、約束信息等，并可輸出為用戶所需的數(shù)據(jù)文件。

基于這種思想，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行開發(fā)是最合適的選擇。所謂面向?qū)ο?，其指?dǎo)思想是按人們通常的思維方式建立問題域模型，設(shè)計(jì)出盡可能自然地表現(xiàn)求解方法的軟件。為此，必須盡量直接表現(xiàn)組成問題域的事物及事物間的相互聯(lián)系的概念，建立適合人們思維方式的描述模式。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)正朝著分布式處理、并行處理、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，而面向?qū)ο蠹夹g(shù)即是實(shí)施這些目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)在，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想和工具已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。

一個(gè)工程的結(jié)構(gòu)部分主要由梁、柱等構(gòu)件組成，通過對其基本信息的研究，可以歸納總結(jié)出各種構(gòu)件的特征信息，然后分別對其進(jìn)行整理，并最終把它們賦予矢量圖形的圖素中。在程序運(yùn)行過程中，根據(jù)圖形信息查找到相應(yīng)的特征信息，從而達(dá)到繪圖與建模同步完成的目的。3結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)的開發(fā)方法在ObjectARX環(huán)境下進(jìn)行建模系統(tǒng)的開發(fā)，其步驟如圖1所示。

為了便于分類管理，在創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型之前應(yīng)使系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行初始化，如對各種不同的構(gòu)件分配不同的線形、顏色及層名等。利用ObjectARX包含的AcEd、AcDb類庫中的相關(guān)函數(shù)可以簡便地完成這些功能要求，也可以使用具有相同功能的全局函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如acdbEntMod（）全局函數(shù)就可以用來修改一個(gè)實(shí)體所在的層。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)幾何模型的繪制時(shí)，系統(tǒng)允許用戶直接使用AutoCAD的繪圖、編輯命令，如line、arc等進(jìn)行繪制輸入工作，充分發(fā)揮CAD實(shí)用、快速的繪圖功能。此外，ObjectARX還為用戶提供了模塊化繪圖的功能，使用戶可以將不同的多個(gè)命令集合在很少的自定義命令中，達(dá)到一次輸入后一次繪制完成的效果。用戶可以根據(jù)自身的需要，在接口函數(shù)中聲明自定義命令名稱，如“zhulie”，并指明相對應(yīng)的處理函數(shù)，如“draw_zhulie（）”，然后再使用調(diào)用命令函數(shù)acedCommand（）或acedCmd（）完成處理函數(shù)的具體編寫工作。由于各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件既包括自身的實(shí)體數(shù)據(jù)，又包括附加的結(jié)構(gòu)信息，為了使系統(tǒng)能準(zhǔn)確地識(shí)別、管理這些數(shù)據(jù)，必須對不同的構(gòu)件類型分別進(jìn)行預(yù)定義，以生成不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，對于柱構(gòu)件，可以在程序中進(jìn)行如下的定義：staticstructcolumn{ads_realcol_x;//柱中心點(diǎn)x坐標(biāo)ads_realcol_y;//柱中心點(diǎn)y坐標(biāo)ads_realwidth;//柱截面寬度ads_realheight;//柱截面高度intcol_num;

//柱號(hào)}column[500]各種構(gòu)件均可仿照這種形式進(jìn)行定義。由于構(gòu)件的實(shí)體信息各有差異，因此各自的定義也互不相同，使得在調(diào)入模型文件或輸出數(shù)據(jù)文件時(shí)程序可以準(zhǔn)確無誤地對構(gòu)件種類、數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。

在系統(tǒng)中可以以對話框的方式建立輸入輸出模塊。在ObjectARX中允許使用MFC風(fēng)格的對話框，這是一種純Windows風(fēng)格的對話框，可以擔(dān)負(fù)起大部分的輸入輸出工作。例如，開發(fā)者可以創(chuàng)建一個(gè)“創(chuàng)建柱單元”的菜單命令，使其激活拾取圖元的內(nèi)部命令。在用戶從屏幕上選擇了一個(gè)有效實(shí)體后，系統(tǒng)彈出一個(gè)對話框，供用戶輸入柱單元的相關(guān)信息。對話框中的各個(gè)編輯框?qū)?yīng)于不同的變量，對對話框進(jìn)行輸入后，系統(tǒng)會(huì)將所獲取的數(shù)據(jù)相應(yīng)于預(yù)定義的結(jié)構(gòu)變量分別進(jìn)行存儲(chǔ)，形成相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。

對單元附加信息的輸入，包括材料信息、荷載信息、約束信息等。輸入方式都可以采用對話框的形式，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。這些可以輸出為數(shù)據(jù)文件的附加信息均稱為擴(kuò)展數(shù)據(jù)。在同一個(gè)實(shí)體上可對應(yīng)多個(gè)擴(kuò)展數(shù)據(jù)。在多重?cái)?shù)據(jù)中按照擴(kuò)展圖元數(shù)據(jù)組的方式找出所需組值，即可編輯、更新擴(kuò)展數(shù)據(jù)。所以，簡單地說，利用面向?qū)ο蟮姆绞絹磉M(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，就是在CAD中生成的圖元上附加相應(yīng)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)。按照這種思想分別定制各種構(gòu)件的信息輸入模塊，即可使用戶方便地建立起一個(gè)含有多重信息的圖形系統(tǒng)。在程序中可通過調(diào)用acdbEntGetX（）函數(shù)來獲取注冊的擴(kuò)展數(shù)據(jù)。acdbEntGetX（）函數(shù)類似于實(shí)體獲取函數(shù)acdbEntGet（），但acdbEntGet（）返回的只是實(shí)體的定義數(shù)據(jù)，而acdbEntGetX（）函數(shù)既可返回定義數(shù)據(jù)，又可返回?cái)U(kuò)展數(shù)據(jù)。返回的擴(kuò)展數(shù)據(jù)可以調(diào)用acdbEntMod（）函數(shù)進(jìn)行相關(guān)的編輯和操作。另外，通過在傳送給acdbEntMake（）的實(shí)體鏈表中定義擴(kuò)展數(shù)據(jù)，也可達(dá)到創(chuàng)建擴(kuò)展數(shù)據(jù)的目的，關(guān)鍵在于開發(fā)者根據(jù)實(shí)際情況，在保證程序運(yùn)行效率的宗旨下，選擇合適的途徑進(jìn)行編程。

在對所形成的模型文件進(jìn)行讀取或輸出時(shí)，可利用ObjectARX提供的對擴(kuò)展數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的函數(shù)來編寫程序。對實(shí)體的擴(kuò)展數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯操作，其流程如圖2。針對用戶的不同要求，可對提取出的相關(guān)數(shù)據(jù)賦予不同的輸出格式，以配合后續(xù)的計(jì)算需要。4系統(tǒng)的主要特點(diǎn)依照以上的方法開發(fā)的建模系統(tǒng)，由于采用ObjectARX作為開發(fā)環(huán)境，因此應(yīng)用程序與AutoCAD是無縫連接的，具有以下一些特點(diǎn)：■允許用戶使用熟悉的AutoCAD進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模型圖元的輸入，提高結(jié)構(gòu)信息輸入的效率和準(zhǔn)確性。■系統(tǒng)可對輸入的圖形及數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，自動(dòng)完成各對象的層、線形等的配置?！鲈谶\(yùn)行過程中，程序可實(shí)時(shí)地將多種結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)依據(jù)不同的基本實(shí)體進(jìn)行存儲(chǔ)，并且最終可生成不同格式的數(shù)據(jù)文件?！鱿到y(tǒng)的界面友好，引入了菜單、對話框等交互方式，直觀、便捷，使用者一目了然，方便省時(shí)。

利用先進(jìn)、高效的ObjectARX開發(fā)環(huán)境，對結(jié)構(gòu)建模系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)定制，可以充分調(diào)用系統(tǒng)的內(nèi)部資源，較老式的AutoLISP、ADS程序而言，運(yùn)行速度更快、效率更高，可以解決設(shè)計(jì)人員使用繪圖工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模和結(jié)構(gòu)分析工作的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了繪圖與形成數(shù)據(jù)文件一體化的功能，具有廣泛的推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)1．任愛珠，朱偉，用圖形識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)有限元建模自動(dòng)化，工程力學(xué)，19952．丘國雄，等，我國建筑工程領(lǐng)域結(jié)構(gòu)CAD軟件的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化問題，工程設(shè)計(jì)