VC和FORTRAN混合编程及其在微机电系统中的应用

1、（）选择右视面作为绘制草图的平面；（）根据蜗壳圆弧面截面几何尺寸，绘制可容纳其截面圆形；（）利用拉伸凸台基体命令，根据蜗壳的厚度把草图拉伸；（）选择前视面作为绘制草图的平面；（）根据蜗壳出料截面的几何尺寸，绘制草图；（）利用旋转凸台基体命令，把草图旋转°生成出料口。外壳造型设计外壳造型由外端面扫描切除生成，主要步骤如下：（）选择前视面作为绘制草图的平面。（）根据蜗壳木模轮廓的几何尺寸，绘制扫描引导线。（）选择右视面作为绘制草图的平面。（）根据蜗壳截面的几何尺寸，绘制外端面。（）利用切除扫描命令，生成外壳。内腔造型设计（）端面内腔造型由内端面扫描切除生成，主要步骤：选择前视面作为绘制草

2、图的平面；根据蜗壳木模轮廓的几何尺寸，绘制扫描引导线；选择右视面作为绘制草图的平面；根据蜗壳木模截面的几何尺寸，绘制内端面；利用切除扫描命令，生成端面内腔。（）端面内腔造型由内端面放样切除生成主要步骤：选择前视面作为绘制草图的平面；根据蜗壳木模轮廓的几何尺寸，绘制扫描引导线；选择端面作为绘制草图的平面；根据蜗壳木模端面截面的几何尺寸，绘制内端面；选择上视面作为绘制草图的平面；根据蜗壳木模端面截面的几何尺寸，绘制内端面；利用切除放样命令，生成端面内腔；同理，利用切除放样命令可生成端面内腔。其模型，如图所示。图内腔模型结语软件为渣浆泵的三维建模带来了极大的方便，同时，可以把所建立的实体转化为等格式

3、，可直接用于有限元强度分析，为进一步展开对渣浆泵的研究工作提供了可靠保证。参考文献关醒凡现代泵技术手册北京：宇航出版社，刘长征译精通北京：清华大学出版社，和混合编程及其在微机电系统中的应用蔡占军翁海珊俞必强（北京科技大学机械工程学院，北京），（，）! "!"! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "【摘要】对和混合编程中的函数传递问题，进行了深入的研究，研

4、究出了一种从程序到程序的函数传递技术。运用这一技术实现了从程序向优化设计程序传递优化模型，进行优化计算，为优化程序的可视化提供了一种解决途径。实例说明技术的应用价值。关键词：混合编程；函数传递；优化设计可视化；微机电系统【】：；中图分类号：文献标识码：来稿日期：文章编号：（）在编制界面调用程序在后台进行运算中，计算所需的数据可以从界面传递到程序中，这些方法在很多中文献中都有详细的介绍。但是，迭代计算、优化计算等由于其需要#第期年月机械设计与制造$%$%$%$%计算机应用计算的函数经常发生变化，这就需要将函数从界面传递到程序。而函数的传递和上述数据的传递方法有很大的区别，未见有成熟方法。为此，本

5、文给出了一种解决函数传递问题的方法。与语言编程的实现方法混合语言编程是采用两种或两种以上的编程语言组合编程，彼此相互调用，进行参数传递，共享数据结构及数据信息，从而形成一种程序实体的过程。与混合语言编程的实现方法主要有三种。第一种方法是目标文件调用，它把目标模块和程序直接连接在一起。第二种方法是执行文件调用，是由直接调用的可执行文件。第三种方法是动态链接库（，）调用，先将程序创建为动态链接库，再由将其定义为外部函数来调用。目标文件调用法，需要把所有的程序先编译成目标文件，事先添加到程序中，适合数量较少的程序的调用。调用可执行文件的方法比较简单，只要把程序编译成类型的可执行文件，就可以由的调用函

6、数直接调用，应用范围很广。调用动态链接库的方法，是把程序由软件编译成动态链接库文件，由的专用函数调用，具有效率高、占用内存低的优点。但是，由于文件把程序封装到一起了，只有传递数组和数据的接口，但是函数的传递很难实现。由于要进行函数的传递，通过反复比较以上方法，采用第二种方法来实现这两种语言的编程。函数传递的实现可执行文件调用调用可执行文件的方法应用十分方便，由于原来的程序不用作太大的改动，所以工作量也较少。在调用中需要解决两个问题：一是由程序是在操作系统下运行的，所以在调用时出现黑屏现象，影响程序界面的美观。二是程序的不同步问题。在调用程序时，当它还没有运行完的时候，程序就开始顺序执行下边的程

7、序，造成输出结果的错误。只有让程序等待程序结束，再往下运行才能解决这个问题。解决的方法是，在利用（）函数调用程序时，将的属性设置成（隐藏），就不会出现界面了，也就不会出现黑屏了。利用（，）这一函数，可以实现对程序的等待，从而保证程序调用时的同步。函数传递的实现过程函数是一种表达式，它的传递与数组和数据的传递有很大的区别，后者的传递只要遵守两种语言的约定就可以实现。而表达式的传递则不然，因为，表面上看起来，表达式只是一些字符和运算符号的排列，而实际上，这些字符和符号是需要编译器在堆栈中进行识别和运算的。不能采用传递数组和数据的方法传递表达式的，因为即使传递过去，程序也只把它们当作普通的字符看待，

8、而不会对它们进行运算操作。当然，也可以制作一个编译器进行解析，但是这样会大大降低程序的运行效率，并且，制作一个良好的编译器是很困难的。源程序在编译时，先生成目标文件，然后再将目标文件连接，生成可执行文件。生成的目标文件和可执行文件可以接口进行数据传递。但是，要想进行函数的传递已经很困难了。因此，考虑在编译前，将函数传递过去。为了函数传递的方便起见，应将源程序中需要接收函数的部分，单独写成函数子程序，供主程序调用，在函数传递过程中，只向函数子程序写入函数，主程序就不受影响了。函数从界面写入到函数子程序后，由程序启动批处理文件对函数子程序和主程序进行编译、连接，生成可执行文件。程序再调用该可执行文

9、件，这样就完成了函数的传递和程序的运行。下面对这一过程进行详细说明，如图所示。图函数传递的实现过程从界面上输入函数表达式，界面如图所示。在输入函数表达式的时候，字符和运算符按语言的标准进行输入，具体的标准可查阅语言手册。需要说明的是，语言对每行输入的字符数限制是个，本程序在开发的时候，考虑了这一问题。编写了专门的（）函数对其进行了格式化处理，以保证按语言要求写入函数，因此，输入函数时可整行输入，不必考虑字符的个数。图函数的输入界面传递给函数子程序。点击添加按钮，通过调用语言编写的（）函数，读取输入的函数，经（）函数格式化后写入程序的函数子程序中。调用批处理文件。建立操作系统下的批处理文件，它的

10、功能是启动编译器将程序编译、连接成可执行文件。在语言编写的程序中，调用批处理文件，对主程序和函数子程序进行编译、连接，生成可执行文件。调用批处理文件的方法和调用可执行文件是一样的。在程序中通过语言的内部函数程序结束调用程序运行编译程序为可执行文件调用批处理文件传递给函数子程序界面输入函数第期蔡占军等：和混合编程及其在微机电系统中的应用（）调用可执行文件，运行程序得到计算结果。程序需要的输入数据直接由界面输入，然后传递过去，数据的传递可参考参考文献。计算的结果回传给程序，显示在界面上，并且可输出保存为结果文件。还可以在程序中编写后处理模块，对结果进行分析和图形化处理，实现最终结果的可视化处理。通

11、过以上过程，完成了从程序向程序的函数传递，实现了两种编程语言混合编程的函数传递。优化设计程序中的函数传递在优化设计程序中，包括目标函数和约束函数在内的优化模型由于具体问题的不同，经常需要改变。这就需要在每次模型改变的时候，重新打开源程序，找到需要修改的模型进行修改，十分不方便。对于多目标、多学科的优化，由于其模型规模很大，修改起来更是不易。因此，利用界面输入优化模型进行优化计算，可以给人们带来很大的便利。由于自身编制图形界面的能力十分有限，而语言具有良好的图形界面和系统管理能力，所以采用语言编制界面，调用优化程序，可以解决这一问题。将上述函数传递的方法应用到优化模型的传递中，可以很方便地实现优

12、化模型的输入和修改。应用实例微机电系统（）中的硅微压力传感器，有着广泛的应用。下面对它的主要部件圆形振动膜进行优化设计，如图所示。圆形振动膜的选择单晶硅为材料，其中杨氏模量，泊松比，最大径向应力（! ）。圆形振动膜的半径为，取值范围（）" ；厚度为，允许变化范围是（）" 。圆形膜受到均布载荷发生弯曲。要求在满足最大径向应力的条件下计算圆形膜所能承受的最大均布载荷。图硅微压力传感器振动膜以膜可承载的压力载荷，即压力传感器可测的最大压力建立目标函数，以膜半径，厚度为设计变量，建立优化的数学模型。最大径向应力位于圆的边缘，（! ）（）其中，（! ）最大挠度发生在中间（）（）式中：杨氏模量。为泊松比。建立如下优化模型：设计变量，目标函数（）×约束函数（）! （）! （）! （）! （）×! （）×! （）! （）! 将以上目标函数和约束函数分别输入到的编辑框中，点击确定，完成优化模型的添加，如图所示。变量的上下界值和其它参数直接由优化数据的界面输入。图输入优化模型的界面采用的是惩罚函数法进行优化计算，输入的优化参数界面（图略）。点击运行程序按钮得到运算结果，如图所示。图优化结果圆形膜的半径" ，厚度" 。本例说明函数传递获得成功。结论解决了和程序的混合编程中的函数传递问题。并将