基于ANSYS的二次开发技术的实现方法

第24卷第5期辽宁工学院学报V o l.24　N o.5 2004年10月JOU RNAL O F L I AON I N G I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY O ct.2004①基于AN SYS的二次开发技术的实现方法吴　鹏1,曾　红1,韩　迈2(1.辽宁工学院,辽宁锦州　121001;2.鞍山广播电视大学,辽宁鞍山　114000)摘　要:基于大型通用有限元分析软件AN SYS8.0环境,对AN SYS二次开发技术进行了探讨,并对AN SYS 三种开发工具进行了详细的介绍。

论述了采用二次开发方法设计产品的必要性和重要性,证实了以AN SYS为平台开发专业模块的可行性,提高了工作效率,缩短了产品的开发研制周期。

关键词:AN SYS;二次开发;A PDL;U I DL;U PF s中图分类号:T P391.72 文献标识码:B 文章编号:100521090(2004)0520025205Realization of Secondary D evelop m en t of TechnologyBased on ANS Y SW U Peng1,ZEN G Hong1,HAN M ai2(1.L iaoning Institute of T echno logy,J inzhou121001,Ch ina;2.A nshan R adi o&TV U niversity,A nshan114000,Ch ina)Key words:AN SYS;Secondary developm en t;A PDL;U I DL;U PF sAbstract:T he m ethod of secondary developm en t of techno logy on the basis of large-scale fin ite elem en t analysis softw are—AN SYS is described and app roached,w h ich details th ree k inds of de2 velop ing too ls of AN SYS.It dem on strates the necessity and i m po rtance of the m ethod of sec2 ondary developm en t of techno logy.T he feasib ility of develop ing p rofessi onal m odu le on the AN2 SYS p latfo r m is verified,w o rk ing efficiency i m p roved,and the developm en t cycle of the p roducts sho rtened. 从20世纪70年代以来,随着计算技术的飞速发展,结构分析有了很大的突破,国外相继出现了许多大型通用有限元分析程序,如AN SYS, ABAQU S,M A RC和M SC NA STRAN等,这些程序具有良好的界面、方便的前后处理和强大的计算分析功能以及开放的二次开发系统。

AN SYS软件是融热、电、磁、流体、结构、声学于一体的大型通用有限元分析软件。

具有强大的求解器和前、后处理功能,为解决复杂、庞大的工程项目提供了一个强有力的工具。

然而,正是由于AN2 SYS的通用性特点,使其对不同行业的专业性模块的分析不具有针对性,复杂的英文界面和繁琐的分析步骤都给从事有限元分析的技术人员造成了很大的障碍。

另外,虽然AN SYS有较强大的前、后处理功能,但使用者必须具有较高的相关力学知识和丰富的分析经验,在几何建模简化和力学建模等前处理方面需要花费很多时间和精力。

因此,基于这些不便因素,在熟练应用AN SYS软件的基础上,结合具体各行业的实践经验,利用AN SYS内部提供的二次开发工具,用户可在AN SYS系统中开发出具有中文界面的、特定功能的专用模块,可以有效地提高设计的效率和质量,充分体现了专业化、用户化、便①收稿日期:2004206228基金项目:辽宁省教育厅科研资助项目(20032086)作者简介:吴鹏(19792),男,辽宁盘锦人,硕士生。

捷化的特点。

1　AN SYS的二次开发技术AN SYS为用户提供了友好的二次开发环境,这也使AN SYS自身的功能可以向深度和广度进一步扩展。

AN SYS提供的二次开发工具有三个:参数化设计语言(AN SYS Param etric D esign L anguage, A PDL),用户界面设计语言(U ser In terface D esign L anguage,U I DL)以及用户可编程特性(U ser P ro2 gramm ab le Featu res,U PF s)。

其中,前两种可归类为标准使用特性,后一种为非标准使用特性。

1.1　ANS Y S参数化设计语言(APDL)A PDL是一种非常类似于FOR TRAN的解释性语言,提供一般程序语言的功能,如参数、宏、缩写、标量、向量及矩阵运算、函数、流程控制(循环与分支)、重复执行命令、用户程序以及访问AN SYS 有限元数据库等,另外还提供简单界面定制功能,实现参数交互输入、消息机制、界面驱动和运行应用程序等。

利用A PDL的程序语言与宏技术组织管理AN SYS的有限元分析命令,就可以实现参数化建模、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化后处理结果的显示,从而实现参数化有限元分析的全过程,同时这也是AN SYS批处理分析的最高技术。

在参数化的分析过程中可以简单地修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案或者序列性产品,极大地提高了分析效率,减少分析成本。

同时,以A PDL为基础用户可以开发专用有限元分析程序,或者编写经常重复使用的功能小程序,保存成宏文件以供用户随时调用或创建成按钮(缩写)放在工具条上。

缩写是某条命令或宏的替代名称,它与被替代命令或宏存在一一对应的关系,在AN SYS中二者是完全等同的,但缩写更符合用户习惯,更易于记忆,减少敲击键盘的次数。

AN SYS工具条就是一个很好的缩写例子。

图1即为自己定义的工具条(前四个按钮是AN SYS本身自带的),其中M Y_M OD2图1　用户自己定义工具条EL即为自己创建的按钮,点击它可调用自己创建的宏文件(本例中以一个简单的鼓风机外壳建模及网格化宏为例),图2即为点击M Y_M OD EL按钮调用宏文件后做出的一个简单的鼓风机外壳建模及网格化的例子。

其中调用的宏文件中的命令流如下: (用户可根据自己需要创建可实现某种功能的专用宏)UN IT S,S IPR EP7PNUM,KP,1　＄ PNUM,L I N E,1K,100　＄K,101,,,1　＄K,102,1,2C I RCL E,100,10,101,102K,101,1,-1　＄C I RCL E,101,12.5K,9,-20,18　＄K,10,-20,6　＄L,9,10K,11,-5.0,18　＄LA RC,5,11,3,19LD EL E,5　＄L,9,11KGEN,2,10,,,13　＄L,10,12L CSL,11,6　＄LD EL,12,15,3,1L F I LL ET,13,14,1　＄LD I V,10L,2,6　＄L,1,14AL,1,15,11,5,9,14,6,12AL,12,2,3,4,15,10,8,7,13ET,1,93　＄S M R T S IZE,4AM ESH,1,2A GEN,2,1,2,,,,12　＄L,9,20ADRA G,31,,,,,,5,11,10,8,7,13ADRA G,47,,,,,,6,14NUMM R G,KP　＄AM ESH,5,12A PDL也是AN SYS设计优化的基础,只有创建了参数化的分析流程才能对其中的设计参数执行优化改进,达到最优化设计目标。

图2　鼓风机外壳建模及网格化总之,A PDL扩展了传统有限元分析范围之外的能力,提供了建立标准化零件库、序列化分析、设计修改、设计优化以及更高级的数据分析处理能力,62辽宁工学院学报第24卷包括灵敏度研究等。

1.2　ANS Y S 用户界面设计语言(U I DL )标准AN SYS 交互图形界面可以驱动AN SYS 命令,提供命令的各类输入参数接口和控制开关,用户在图形驱动的级别上进行有限元分析,整个过程变得直观轻松。

U I DL 就是编写或改造AN SYS 图形界面的专用设计语言,主要帮助用户实现AN 2SYS 图形用户界面(GU I )的用户化,以使用户开发的程序融入AN SYS 环境。

AN SYS 的用户界面设计语言是一种允许用户灵活使用、按个人喜好来组织设计AN SYS 图形用户界面的强有力工具。

U I DL 主要完成以下三种图形界面的设计:主菜单系统及菜单项、对话框和拾取对话框以及在线帮助系统。

通过把U I DL 命令流写入控制文件(后缀为.GRN ),用户可以在扩充AN SYS 功能的同时建立起对应的图形驱动界面,如在主菜单的某位置增加菜单项,设计对应的对话框、拾取对话框,实现参数的输入和其它程序运行的控制,同时提供相应的联机帮助,使操作者能方便地获取系统帮助。

用U I DL 语言编写的程序文件称为控制文件,必须以“.GRN ”为扩展名。

在AN SYS 中,所有的菜单和标准对话框都是由控制文件(用于建立功能操作的U IFUN C 1.GRN 、U IFUN C 2.GRN 和用于建立各级菜单的U I M ENU .GRN )建立起来的。

这些控制文件被保存在A n sys Incv 80AN SYSgu ien -u s U I DL 目录下。

控制文件由一个控制文件头和至少一个结构块结构构成。

而结构块结构按照其不同的类型可划分为菜单结构块,命令结构块和帮助结构块。

控制文件头和结构块结构都有严格的格式。

一个完整的U I DL 控制文件的结构如图3所示。

图3　控制文件的基本框架1.2.1　控制文件头　控制文件头是一套指定的U I DL 命令,用来向U I DL 处理器传递控制文件的信息。

一个控制文件头包含如下顺序的四个头命令::F F ilenam e :D descri p ti on :I 0,0,0:!几点说明(1)制文件头第一行必须有:F F ilenam e ,用来定义U I DL 控制文件名。

(2)控制文件头第二行必须有:D descri p ti on ,descri p ti on 是对本文件的一些说明。