CN102236733B - 利用通用程序ansys计算冷却塔的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了利用通用程序ANSYS计算冷却塔的方法和装置，属于冷却塔的结构计算技术领域，所述方法包括：第一步：根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚；第二步：读取交互式输入数据并进行判断，如果交互式输入数据为塔筒方程采用人工输入参数则跳至第三步继续执行，否则读取交互式输入数据的方程数量并选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数；第三步：根据第一步的计算结果和第二步的判断结果计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入数据的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据；第四步：根据第三步中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。本方法和装置解决了现有技术计算冷却塔较为困难和复杂的技术问题。

Description

利用通用程序ANSYS计算冷却塔的方法和装置

技术领域

本发明属于核工业、石油化工、电力等能源工程中的冷却塔的结构计算技术领域，尤其涉及一种利用通用程序ANSYS计算冷却塔的方法和装置。

背景技术

GUI方式是ANSYS软件的一种输入方式，通过点选菜单或输入单个命令，包括了多种输入方式，例如菜单方式、命令方式、函数方式或者是这些方式的组合。命令流方式是ANSYS软件的另外一种输入方式，将GUI方式、参数化设计语言(APDL)方式、用户程序特性(UPFs)方式、用户界面设计语言(UIDL)方式、宏(MAC)方式融于一个文本文件中，通过/input命令读入并执行，也可通过拷贝该文件中的内容粘贴到命令行中执行。参数化设计语言(APDL)是ANSYS命令程序语言，遵循FORTRAN语言语法规则。用户程序特性(UPFs)向用户提供丰富的FORTRAN用户程序开发子程序和函数，用户利用它们从开发程序源代码的级别上扩充ANSYS软件的功能。用户界面设计语言(UIDL)是编写或改造ANSYS图形界面的专用设计语言。宏(MAC)是一系列保存在一个文件中并能在任何时间在ANSYS运行中执行的ANSYS命令集。ShellExecute的功能是运行一个外部程序，或者是打开一个已注册的文件、打开一个目录、打印一个文件等等，并对外部程序有一定的控制。

冷却塔的塔筒母线是冷却塔塔筒内外壁之间的中点所组成的曲线。母线一般是一段双曲线或者是两段双曲线组成，个别情况下母线是由一段双曲线和一段斜线组成或者是两段双曲线和一段斜线组成。冷却塔支柱是支撑冷却塔塔筒的柱子，一般为X柱、人字柱、V形柱。

冷却塔是电厂冷却***的重要构筑物，也是一种特种结构，它是由塔筒、支柱、基础三部分组成。塔筒一般采用双曲线形状，支柱一般有人字柱和X柱两种形式，基础有倒T型和环板基础两种形式(如图1和图2所示)。冷却塔的计算有其独特性，一般采用专业计算程序进行计算，近年来，由于体积庞大的间接式冷却塔(如1000MW间冷机组的冷却塔)以及开洞冷却塔(烟塔合一)的出现，使得当前的专业计算程序无法满足设计或分析的要求，采用通用程序计算冷却塔的方法便由此产生。

ANSYS是一个大型商业通用有限元分析软件，它功能非常强大，主要可进行结构、热、流体、电磁以及声学等学科的分析，广泛应用于土木工程、地质矿产、水利、铁道、汽车交通、国际军工、航天航空、船舶、机械制造、核工业、石油化工、轻工、电子等一般工业及科学研究之中。在世界范围内，ANSYS软件已经逐渐的成为土木建筑行业仿真分析软件的主流。在钢筋混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大坝、隧道及地下建筑物等特种结构工程中得到广泛应用。

ANSYS软件的输入方式分为两大类，分别为GUI方式和命令流方式，如上文所述。

ANSYS软件按功能分为九个模块，如图3所示，并结合图3对各个模块的功能进行说明：

Aux15：从CAD或FEM程序中传递文件；

Prep7：建立几何模型、赋予材料属性，分网与施加边界条件；

Solution：加载、求解；

Post1：查看某个时刻的计算结果；

Post26：查看时间历程上的计算结构；

Opt：优化设计；

Pds：概率设计；

Aux2：把二进制文件变为可读文件；

Aux12：在热分析中计算辐射因子和矩阵。

图4示出了采用ANSYS软件计算的基本流程图，这是本领域的公知技术，本文不再赘述。

现有技术中采用ANSYS软件计算冷却塔时遇到了以下问题：

(一)采用ANSYS软件计算冷却塔需要设计人良好的掌握有限元的梁单元、壳单元、弹簧单元及网格划分、荷载施加等各项功能及其操作，同时还需要对计算冷却塔的专业知识要有详细的了解，这些内容对于初学者来说需要几个月甚至更长的时间才能掌握，而冷却塔的结构设计是不可能有很长的时间。

(二)采用ANSYS软件计算冷却塔，软件输出的是单元的应力或内力，而结构设计需要的是混凝土构件中配置的钢筋面积、塔筒局部稳定系数、支柱轴压比、基础基底压力等设计数据，这些数据需要对单元的应力或内力进行再次开发计算才可得出，这需要设计者对混凝土构件的结构计算和ANSYS软件的后处理技术均有良好的掌握，即便是设计人对ANSYS软件的后处理技术和混凝土结构计算都十分的了解，这个计算的过程也是要花费很大的精力和人力。

(三)采用ANSYS软件计算冷却塔，设计需要的混凝土工程量和钢筋的钢材量都需要设计人自己计算去统计、汇总，耗时费力，而且容易出错。同时采用ANSYS计算时有限元单元数量庞大，相应单元计算出的配筋面积、裂缝、挠度、塔筒局部稳定系数、支柱轴压比等设计数据的数量庞大，设计人需要从这些数量庞大的数据中选择出控制性的进行设计，这个过程非常繁琐，要投入很大的精力。

(四)采用ANSYS软件计算冷却塔，软件不输出任何的设计所能采用的图形，所有的设计图纸均需要设计人去绘制，冷却塔是个大体型构筑物，它的设计图纸有很多，结构设计图纸的绘制需要很长的时间。

发明内容

为了解决上述对ANSYS软件学习困难、计算冷却塔较为复杂等问题，本发明提出了一种新的利用通用程序ANSYS计算冷却塔的方法，该方法包括：第一步：根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚；第二步：读取交互式输入数据并进行判断，如果交互式输入数据为塔筒方程采用人工输入参数则跳至第三步继续执行，否则读取交互式输入数据的方程数量并选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数；第三步：根据第一步的计算结果和第二步的判断结果计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入数据的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据；第四步：根据第三步中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。

根据本发明提出方法的一个方面，所述流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写，在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的TXT后缀的文本文件，所述文本文件包含所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。

根据本发明提出方法的一个方面，该方法进一步包括：第五步：对ANSYS软件实施自动调用并利用ANSYS软件自动计算第四步输出的流命令文本文件，将计算结果输出到指定的文件中。

根据本发明提出方法的一个方面，该方法进一步包括：第六步：读取第五步输出的文件中包含的单元应力和内力数据并赋予数据标识；第七步：根据交互式输入的荷载组合系数数据对第六步标识的数据进行各个工况的荷载组合；第八步：对荷载组合后的数据进行计算。

根据本发明提出方法的一个方面，所述第八步对荷载组合后的数据进行计算包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部稳定计算；支柱轴压比、基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算。

根据本发明提出方法的一个方面，该方法进一步包括：第九步：将第八步计算后的数据进行筛选，将每部分的控制数据输出，并将第三步计算出的几何数据转换为AutoCAD命令绘图的格式。

根据本发明提出方法的一个方面，所述第九步具体包括：对第八步输出的部分计算结果进行筛选，将包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度、对塔筒的局部稳定计算、支柱轴压比计算中取到控制性的结果输出，基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算结果输出；并将第三步计算出的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本文件。

根据本发明提出方法的一个方面，所述第九步具体包括：调用Microsoft Office Word文件，结合第八步和第三步的计算结果进行汇总、统计与选择性输出，将冷却塔的塔筒、支柱、基础混凝土工程量；塔筒、支柱、基础的钢筋钢材量；支柱轴压比；塔筒局部稳定系数；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的数据输入到Word文本文件中；并将第三步计算的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的后缀名为SCR的绘图脚本文件，在AutoCAD中用SCRIPT命令运行该绘图脚本文件，生成一系列冷却塔的图纸。

本发明还提出了一种利用通用程序ANSYS计算冷却塔的装置，该装置包括：第一单元：用于根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚；第二单元：用于读取交互式输入数据并进行判断，如果交互式输入数据为塔筒方程采用人工输入参数则跳至第三单元继续执行，否则读取交互式输入数据的方程数量并选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数；第三单元：用于根据第一单元的计算结果和第二单元的判断结果计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入数据的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据；第四单元：用于根据第三单元中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。

根据本发明提出装置的一个方面，所述流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写，在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的TXT后缀的文本文件，所述文本文件包含所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。

根据本发明提出装置的一个方面，该装置进一步包括：第五单元：用于对ANSYS软件实施自动调用并利用ANSYS软件自动计算第四单元输出的流命令文本文件，将计算结果输出到指定的文件中。

根据本发明提出装置的一个方面，该装置进一步包括：第六单元：用于读取第五单元输出的文件中包含的单元应力和内力数据并赋予数据标识；第七单元：用于根据交互式输入的荷载组合系数数据对第六单元标识的数据进行各个工况的荷载组合；第八单元：用于对荷载组合后的数据进行计算。

根据本发明提出装置的一个方面，所述第八单元对荷载组合后的数据进行计算包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部稳定计算；支柱轴压比、基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算。

根据本发明提出装置的一个方面，该装置进一步包括：第九单元：用于将第八单元计算后的数据进行筛选，将每部分的控制数据输出，并将第三单元计算出的几何数据转换为AutoCAD命令绘图的格式。

根据本发明提出装置的一个方面，所述第九单元具体用于：对第八单元输出的部分计算结果进行筛选，将包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度、对塔筒的局部稳定计算、支柱轴压比计算中取到控制性的结果输出，基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算结果输出；并将第三单元计算出的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本文件。

根据本发明提出装置的一个方面，所述第九单元具体用于：调用Microsoft Office Word文件，结合第八单元和第三单元的计算结果进行汇总、统计与选择性输出，将冷却塔的塔筒、支柱、基础混凝土工程量；塔筒、支柱、基础的钢筋钢材量；支柱轴压比；塔筒局部稳定系数；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的数据输入到Word文本文件中；并将第三单元计算的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的后缀名为SCR的绘图脚本文件，在AutoCAD中用SCRIPT命令运行该绘图脚本文件，生成一系列冷却塔的图纸。

本发明采用计算机语言编写，以结构设计为基础，自动化计算为主线，以提高设计质量和效率为目的，与ANSYS软件进行衔接，将单元控制、网格划分、荷载施加等一系列的复杂操作和专业的冷却塔计算都包含在模块里，同时还将ANSYS有限元单元的再次开发计算、关键设计数据的输出、冷却塔AUTOCAD脚本文件的输出都自动进行，使得任何一个不懂ANSYS软件、不懂冷却塔计算、不了解ANSYS软件后处理的设计人都能在很短的时间内精确的完成冷却塔结构的计算与设计。

附图说明

图1示出了一种冷却塔轴视图；

图2示出了另外一种冷却塔轴视图；

图3示出了ANSYS软件的模块图；

图4示出了采用ANSYS软件计算的基本流程图；

图5示出了本发明提出方法的流程图；

图6示出了本发明提出的装置的总体结构图；

图7示出了实现本发明第一目的的装置结构图；

图8示出了实现本发明第一目的的另一装置结构图；

图9示出了实现本发明第二目的的装置结构图。

具体实施方式

本发明提出的计算冷却塔结构的方法，其输入方式采用交互式界面，由选择框和数据输入框等组成，内部代码采用计算机语言编写，其中该交互式界面用于输入设计数据，这些数据主要有：冷却塔的高度、支柱及基础的形式、支柱的截面及数量、基础和塔筒的截面、塔筒壁厚变化信息、外界的风荷载及温度数值、各荷载组合的系数、地基土的刚度、地震信息、钢筋及混凝土的材料信息等。该方法的总体流程图如图5所示。

如图5所示，本发明提出的方法主要包括下述九个步骤：

第一步：根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、外界的风荷载的数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚。

第二步：读取交互式输入的数据来进行判断，如果交互式输入为塔筒方程采用人工输入参数则直接进行第三步，否则读取交互式输入的方程数量来选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数。

第三步：根据第一步和第二步的计算和判断结果来计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据。

第四步：根据第三步中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出一个ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写。在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的*.TXT文本文件，这些文件是所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。通过计算机语言的读入数据处理将这些应力和内力数据赋予数据标识后，根据设计的需要再进行计算和选择性的输出。

根据上述四步，便可达到本发明的第一目的，即克服目前采用ANSYS软件计算冷却塔时耗时费力容易出错的缺点，提供一种提高设计效率和质量的方法。

第五步：对ANSYS软件实施自动调用(例如应用计算机语言的ShellExecute功能)并利用ANSYS软件自动计算第四步输出的流命令文本文件，将计算结果输出到一个指定的文件中。

由第五步的介绍可知，该步骤是对上述四个步骤的完善，同样用于实现本发明的第一目的。

第六步：读取第五步输出的文件中包含的单元应力和内力数据并赋予数据标识。

第七步：根据交互式输入的荷载组合系数数据对第六步赋予标识的数据进行各个工况的荷载组合。

第八步：对荷载组合后的数据进行计算，包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部(屈曲稳定)稳定计算；支柱轴压比；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的计算。

根据第一步至第八步，便可达到本发明的第二目的，即克服采用ANSYS软件计算冷却塔输出的内力进行配筋、裂缝、挠度、局部稳定计算时耗时费力的缺点，提供一种提高设计效率和质量的方法。

第九步：将第八步计算后的数据进行筛选，将每部分的控制数据输出，并将第三步计算出的几何数据转换为AutoCAD命令绘图的格式。

根据第一步至第九步，便可达到本发明的第三目的和第四目的，即克服设计冷却塔时计算混凝土工程量、钢筋钢材量耗时费力而且不准确的缺点、克服ANSYS计算完成后查看塔筒局部稳定系数、支柱轴压比、基础基底压力、基础底面上拔力圆心角等相关设计数据时操作复杂繁琐、耗时费力的缺点、克服采用ANSYS软件计算设计时绘制图纸数量繁多耗时费力的的缺点，提供一种提高设计效率的方法。

本发明还提出了一种利用通用程序ANSYS计算冷却塔的装置，该装置的示意图如图6所示。如图6所示，本发明主要包括九个单元。下面，对这九个单元进行详细介绍。

BH单元：主要用于执行本发明所提出方法的第一步，根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚。

FC单元：主要用于执行本发明所提出方法的第二步，读取交互式输入的数据来进行判断，如果交互式输入为塔筒方程采用人工输入参数则直接进入GLC单元执行，否则读取交互式输入的方程数量来选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数。

GCL单元：主要用于执行本发明所提出方法的第三步，根据BH、FC单元的计算和判断结果来计算塔筒的几何数据，并结合交互式输入数据进行支柱及基础形式的辨别，采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据。

SC单元：主要用于执行本发明所提出方法的第四步，根据GCL单元中得出的数据并结合ANSYS计算冷却塔计算需要的相关数据，经过转换成为ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写。

AJS单元：主要用于执行本发明所提出方法的第五步，应用计算机语言的ShellExecute功能对ANSYS软件实施自动调用并自动计算SC单元输出的命令流文件，将计算结果输出到一个指定的文件中，其中包括了一系列的*.TXT文本文件，这些文件是所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。通过计算机语言的读入数据处理将这些应力和内力数据赋予数据标识后，根据设计的需要再进行计算和选择性的输出。

SJCL单元：主要用于执行本发明所提出方法的第六步，读取单元应力和内力数据并赋予数据标识。

HZZH单元：主要用于执行本发明所提出方法的第七步，根据交互式输入的荷载组合系数数据对SJCL单元标识的数据进行各个工况的荷载组合。

JS单元：主要用于执行本发明所提出方法的第八步，对荷载组合后的数据进行计算，包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部(屈曲稳定)稳定计算；支柱轴压比；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的计算。

JGSC单元：主要用于执行本发明所提出方法的第九步，将JS单元中的部分计算结果筛选，将包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度、对塔筒的局部(屈曲稳定)稳定计算、支柱轴压比计算中取到控制性的结果输出，基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的计算结果输出；将GCL单元中的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本(*.SCR)文件。在AutoCAD中用SCRIPT命令运行*.SCR就可生成一系列冷却塔的图纸。

本发明的第一个目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种冷却塔结构计算的装置，输入方式采用交互式界面，由选择框和数据输入框组成。内部代码采用计算机语言编写，包括有BH、FC、GCL、SC四个单元。SC单元为输出单元，它输出ANSYS软件计算所需的流命令文本文件，通过ANSYS软件读入命令流文件进行计算。

该装置的示意图如图7所示，其中该装置包括：

BH单元：根据交互式的输入数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚。

FC单元：读取交互式输入的数据来进行判断，如果交互式输入为塔筒方程采用人工输入参数则直接进入GLC单元执行，否则读取交互式输入的方程数量来选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数。

GCL单元：根据BH、FC单元的计算和判断结果来计算塔筒的几何数据，并结合交互式输入数据进行支柱及基础形式的辨别，采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据。

SC单元：根据GCL单元中得出的数据并结合ANSYS计算冷却塔计算需要的相关数据，经过转换成为ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写。

本发明的第一个目的还可以通过采用如下技术方案达到：

在上述方案的BH、FC、GCL、SC四个单元之后增加一个AJS单元，该单元采用计算机语言编写。AJS单元在SC单元之后运行，应用计算机语言的ShellExecute功能对ANSYS软件实施自动调用并自动计算SC单元输出的命令流文件，将计算结果输出到一个指定的文件中。本装置的示意图如图8所示：

其中，AJS单元：对ANSYS软件实施自动调用并自动计算SC单元输出的命令流文件，将计算结果输出到一个指定的文件中。

本发明的第二个目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种冷却塔结构计算的装置，输入方式采用交互式界面，由选择框和数据输入框组成。内部代码采用计算机语言编写，包括有BH、FC、GCL、SC、AJS、SJCL、HZZH、JS八个单元。本装置的示意图如图9所示。下面对本装置进行详细介绍。

BH单元：根据交互式的输入数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚。

FC单元：读取交互式输入的数据来进行判断，如果交互式输入为塔筒方程采用人工输入参数则直接进入GLC单元执行，否则读取交互式输入的方程数量来选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数。

GCL单元：根据BH、FC单元的计算和判断结果来计算塔筒的几何数据，并结合交互式输入数据进行支柱及基础形式的辨别，采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据。

SC单元：结合ANSYS计算冷却塔计算需要的相关数据并结合GCL单元中得出的数据，经过转换成为ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件。流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写。在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的*.TXT文本文件，这些文件是所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。通过计算机语言的读入数据处理将这些应力和内力数据赋予数据标识后，根据设计的需要再进行计算和选择性的输出。

AJS单元：对ANSYS软件实施自动调用并自动计算SC单元输出的命令流文件，将计算结果输出到一个指定的文件中。

SJCL单元：读取单元应力和内力数据并赋予数据标识。

HZZH单元：根据交互式输入的荷载组合系数数据对SJCL单元标识的数据进行各个工况的荷载组合。

JS单元：对荷载组合后的数据进行计算，包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部(屈曲稳定)稳定计算；支柱轴压比；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的计算。

本发明的第三个目的可以通过采用如下技术方案达到：

通过在JS单元后执行的JGSC单元调用Microsoft Office Word文件，结合GCL单元和JS单元的计算结果进行汇总、统计与选择性输出，将冷却塔的塔筒、支柱、基础混凝土工程量；塔筒、支柱、基础的钢筋钢材量；支柱轴压比；塔筒局部稳定系数；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的数据输入到Word文本文件中。

本发明的第四个目的可以通过采用如下技术方案达到：

通过在JS单元后执行的JGSC单元将GCL单元中的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本(*.SCR)文件。在AutoCAD中用SCRIPT命令运行*.SCR就可生成一系列冷却塔的图纸。

本发明基于计算机编程实现，所生成的执行本发明方法的程序对计算机配置的要求为：

硬件要求：处理器2.4GHz以上；内存512MB以上；硬盘剩余空间8GB以上；显示器、键盘、鼠标；

软件要求：操作***：Windows 2000/XP；Microsoft Office Word 2003及其以上版本；AutoCAD 2004及其以上版本；ANSYS 8.0及其以上版本。

根据本发明的上述描述可知，本发明具有以下创新点：

(一).加入了冷却塔塔筒的整体稳定性计算，可以准确的计算出塔筒的最小壁厚。

(二).塔筒母线方程有人工输入或自动计算两种选择。

(三).采用交互式输入方式只需输入基本的数据即可自动输出ANSYS软件计算冷却塔所需命令流文件。

(四).采用计算机语言技术自动对ANSYS软件的计算结果进行二次开发计算。

(五).应用计算机语言技术调用Microsoft Office Word将冷却塔的混凝土、钢材的工程量与相关的设计数据输入到*.DOC文件中。

(六).应用计算机语言技术结合AutoCAD的命令语言，输出一系列的冷却塔图纸的绘图脚本(*.SCR)文件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(一).界面简洁，使得数据输入简单明了。

(二).显著提高了采用ANSYS软件计算冷却塔的设计效率，本发明可以让一个没有接触过ANSYS软件的设计人在很短的时间内完成整个计算。

(三).能够进行烟塔合一(开洞冷却塔)的冷却塔结构计算。

(四).提高了统计冷却塔混凝土和钢材工程量的效率和准确性。、

(五).提高了采用ANSYS软件计算冷却塔的图纸设计效率。

(六).提高了采用ANSYS软件计算冷却塔的后处理计算的效率和准确性。

上述对于本发明的说明仅为示例性的，并不作为对本发明保护范围的限定，本领域技术人员可根据不同实际情况对本发明作出修改和调整，例如，可以采用去掉BH单元而直接输入塔筒最小壁厚的方法，不同之处是此方法需要先单独计算好塔筒最小壁厚；FC单元可以采用塔筒母线为一段双曲线、两段双曲线、两段双曲线和一段直线段方程的自动计算或人工输入方程参数，也可以采用节圆输入(塔筒母线按照从上到下或者从下到上的规律，每隔一定的高度将半径、标高和该处的塔筒壁厚的数据输入)的方法，从而可以不计算、不输入塔筒母线方程的参数直接进入到GCL单元进行计算。由此可见，这些修改和调整同样落入本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种利用通用程序ANSYS计算冷却塔的方法，其特征在于，该方法包括：

第一步：根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚；

第二步：读取交互式输入的数据并进行判断，如果交互式输入的数据为塔筒方程采用人工输入参数则跳至第三步继续执行，否则读取交互式输入的方程数量并选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数；

第三步：根据第一步的计算结果和第二步的判断结果计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据；

第四步：根据第三步中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件；

第五步：对ANSYS软件实施自动调用并利用ANSYS软件自动计算第四步输出的流命令文本文件，将计算结果输出到指定的文件中；

第六步：读取第五步输出的文件中包含的单元应力和内力数据并赋予数据标识；

第七步：根据交互式输入的荷载组合系数数据对第六步标识的数据进行各个工况的荷载组合；

第八步：对荷载组合后的数据进行计算。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：

所述流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写，在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的TXT后缀的文本文件，所述一系列的TXT后缀的文本文件包含所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：

所述第八步对荷载组合后的数据进行计算包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部稳定计算；支柱轴压比、基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

第九步：将第八步计算后的数据进行筛选，将每部分的控制数据输出，并将第三步计算出的几何数据转换为AutoCAD命令绘图的格式。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于：

所述第九步具体包括：对第八步输出的部分计算结果进行筛选，将包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算、对塔筒的局部稳定计算、支柱轴压比计算中取到的控制性的结果输出，将基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算结果输出；并将第三步计算出的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本文件。

6.根据权利要求4的方法，其特征在于：

所述第九步具体包括：调用Microsoft Office Word文件，结合第八步和第三步的计算结果进行汇总、统计与选择性输出，将冷却塔的塔筒、支柱、基础混凝土工程量；塔筒、支柱、基础的钢筋钢材量；支柱轴压比；塔筒局部稳定系数；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的数据输入到Word文本文件中；并将第三步计算的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的后缀名为SCR的绘图脚本文件，在AutoCAD中用SCRIPT命令运行该绘图脚本文件，生成一系列冷却塔的图纸。

7.一种利用通用程序ANSYS计算冷却塔的装置，其特征在于，该装置包括：

第一单元：用于根据交互式输入的冷却塔高度、喉部半径、风荷载数据进行计算，在满足塔筒屈曲临界压力值的情况下计算出塔筒的最小壁厚；

第二单元：用于读取交互式输入的数据并进行判断，如果交互式输入的数据为塔筒方程采用人工输入参数则跳至第三单元继续执行，否则读取交互式输入的方程数量并选择相应的方法计算塔筒母线的方程参数；

第三单元：用于根据第一单元的计算结果和第二单元的判断结果计算塔筒的几何数据，并根据交互式输入的支柱及基础形式采用相应的公式计算支柱及基础的几何数据；

第四单元：用于根据第三单元中计算得出的数据，结合ANSYS计算冷却塔需要的相关数据，输出ANSYS软件计算冷却塔所需的流命令文本文件；

第五单元：用于对ANSYS软件实施自动调用并利用ANSYS软件自动计算第四单元输出的流命令文本文件，将计算结果输出到指定的文件中；

第六单元：用于读取第五单元输出的文件中包含的单元应力和内力数据并赋予数据标识；

第七单元：用于根据交互式输入的荷载组合系数数据对第六单元标识的数据进行各个工况的荷载组合；

第八单元：用于对荷载组合后的数据进行计算。

8.根据权利要求7的装置，其特征在于：

所述流命令文本文件包含有宏，该宏采用FORTRAN语言并按照ANSYS软件特有的输出文件的格式编写，在ANSYS软件运行时宏输出了一系列的TXT后缀的文本文件，所述一系列的TXT后缀的文本文件包含所有冷却塔有限元单元的应力数据和内力数据。

9.根据权利要求7的装置，其特征在于：

所述第八单元对荷载组合后的数据进行计算包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算；对塔筒的局部稳定计算；支柱轴压比、基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算。

10.根据权利要求7的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

第九单元：用于将第八单元计算后的数据进行筛选，将每部分的控制数据输出，并将第三单元计算出的几何数据转换为AutoCAD命令绘图的格式。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于：

所述第九单元具体用于：对第八单元输出的部分计算结果进行筛选，将包括塔筒、支柱、基础的配筋计算、裂缝计算、挠度计算、对塔筒的局部稳定计算、支柱轴压比计算中取到的控制性的结果输出，将基础基底压力、基础底面上拔力圆心角的计算结果输出；并将第三单元计算出的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的绘图脚本文件。

12.根据权利要求10的装置，其特征在于：

所述第九单元具体用于：调用Microsoft Office Word文件，结合第八单元和第三单元的计算结果进行汇总、统计与选择性输出，将冷却塔的塔筒、支柱、基础混凝土工程量；塔筒、支柱、基础的钢筋钢材量；支柱轴压比；塔筒局部稳定系数；基础基底压力；基础底面上拔力圆心角的数据输入到Word文本文件中；并将第三单元计算的冷却塔外形数据按照AutoCAD命令绘图的格式输出AutoCAD的后缀名为SCR的绘图脚本文件，在AutoCAD中用SCRIPT命令运行该绘图脚本文件，生成一系列冷却塔的图纸。