有限元软件ANSYS的二次开发及其与VB的连接

1、第26卷第4期河北理工学院学报Vol126No14 2004年11月Journa l of Hebe i I n stitute of Technology Nov.2004文章编号:100722829(2004020037203有限元软件ANSYS的二次开发及其与VB的连接王欣1,徐树成2,任吉堂1(11河北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063009;21唐山市工业经济促进局,河北唐山063000关键词:ANSYS;二次开发;参数;VB语言摘要:介绍了ANSYS的应用范围和一些使用技巧,并说明了如何用内部语言(ANSYS Para2metric Language对它进行二次开发,以及如何实

2、现ANSYS与VB的连接。中图分类号:TP15文献标识码:A0引言在工程技术领域内,工程师常常运用数学和力学的知识将实际问题抽象成它们应遵循的基本方程(常微分方程或偏微分方程和相应的边界条件。对于大多数的工程技术问题,由于物体的几何形状和载荷作用方式很复杂,因此要获得这些问题的解析解十分困难。目前有两种途径可以解决这种困难:一是引入简化假设,将方程和边界条件简化为能够处理的问题,从而得到它在简化状态下的解;另一种解决途径就是数值解法,如有限差分法,边界法,有限元法和离散元法等。有限元法FE M(Finite Ele mentMethod是目前工程技术领域中实用性最强,应用最为广泛的数值分析方法

3、。它的基本思想是将问题的求解域划分为一系列单元,单元之间靠节点连接,单元内部点的待求物理量可由单元节点物理量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形状简单,易于由平衡关系或能量关系建立节点量之间的方程式,然后将各个单元方程“装配”在一起而形成总体代数方程组,加入边界条件后即可对方程组求解1。1ANSYS软件简介ANSYS公司是由美国著名力学专家、美国匹兹堡大学力学系教授John S wans on博士于1970年创建发展起来的,总部位于美国宾西法尼亚州的匹兹堡,ANSYS软件是该公司的主要产品。ANSYS软件是集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛地应用于核工业、铁道

4、、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、轻工、水利、日用家电等一般工业及科学研究。ANSYS软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块2。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便的构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可以模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;后处理模块可以将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示等图形方式显示

5、出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。ANSYS的技术特点主要有以下几个方面:(1能实现多场及多场耦合功能;(2前后处理、分析求解及多场分析能使用统一的数据库;(3具有优化功能,可以进行流场优化;(4可以进行非线性分析;(5具有快速求解器;(6可以进行智能网格划分;(7能与很多CAD软件集成并有接口;(8多层次多框架的产品系收稿日期:2004203206作者简介:王欣(19782,女,河北景县人,河北理工大学冶金与能源学院硕士生。83河北理工学院学报第26卷列;(9良好的用户开发环境。2用APDL进行二次开发AP DL是ANSYS参数化设计语言(ANSYS Para metric L

6、anguage的简称,是ANSYS的二次开发工具之一。AP DL宏程序就是一系列由AP DL控制语句控制执行次序的ANSYS命令组成的集合。应用AP DL编写的脚本程序可以自动完成大部分任务,甚至参数化求解,参见文献46.参数即AP DL变量与F ORT RAN语言的变量类似,ANSYS使用两种类型的参数:标量参数和数组型参数。数值和字符参数可以作为ANSYS命令的输入参数,命令执行时会自动代入它们的当前值。ANSYS最多允许定义5000个用户参数,用户界面上定义的参数的数量可以在用*ST AT US列表时得到,使用*GET, par,P AR M,MAX命令可以返回参数的总数量。当前定义的参

7、数可以保存在当前任务的数据库中,若想在另一个ANSYS任务中应用这些参数,就必须把它们单独保存在一个文件(称为参数定义文件中,然后可以在任何时候恢复,恢复时可以完全替换当前定义的参数或者只添加新参数。数组型参数是AP DL中经常需要的一种数据结构,它与标量参数(单值不同,每个数组型参数代表着一组值3。ANSYS程序中按数组参数的维数可分为一维数组参数(只有一列、二维数组参数(多行多列和三维数组参数(可以有多个面,每个面可以有多行多列。定义数组型参数时要首先声明参数的类型和尺寸,命令行方式可以用命令*D I M完成。数组型参数可以通过以下四种方式赋值:(1应用“SET”命令或“=”给单个数组元素

8、赋值;(2给数组中的一列(单个矢量用确定值或计算结果批量赋值,如3VF I L L命令。(3图形交互操作(G U I方式下通过3VE D I TT对话窗口赋值。(4使用3VRE AD或3TREAD命令从ASCll数据文件中读入数值。除了ANSYS提供的文件写入/读取及数据库数据的读写操作外,在AP DL开发时,还可以使用文件输入/输出命令按自己的格式把计算数据保存在文件中并随时读取。宏程序文件也可以称为命令文件,通过宏程序可以创建自己的命令,从而方便ANSYS的使用。宏程序可以在ANSYS下直接创建也可以使用通用的文本编辑软件,如记事本、写字板等。本文以文本文件的形式,运用AP DL进行了宏程

9、序的开发设计,实现了利用命令流文件来进行模拟计算的目的。宏程序在ANSYS交互界面下可以直接运行,自动完成建模、加载、求解和后处理这一系列的过程,并根据需要输出所要的结果。以下为作者开发的一个宏程序的部分内容,通过调用这个程序,ANSYS可以自动进行求解并输出运算结果。3ANSYS与VB的连接V isual Basic是在BASI C语言基础上发展起来的,它提供的可视化设计平台把W indows界面设计的复杂性“封装“起来,开发人员不必为界面的设计而编写大量的程序代码,只需按设计的要求,用系统提供的工具在屏幕上画出各种对象即可。V isual Basic采用面向对象的设计方法,从应用领域内的问

10、题着手,以直观自然的方式描述客观世界的实体。V isual Basic具有很强的数据库管理功能,不仅可以管理MS Access格式的数据库,还可以访问其他格式的数据库7。同时V isual Basic还提供了开放式数据连接ODBC(Open Date Base Connectivity功能,可以通过直接访问或建立连接的方式使用并操作后台大型网络数据库,如S QL Server等。基于这些优点,VB受到很多程序设计者的青睐,因此得到了越来越广泛的应用。由于ANSYS软件提供了可以与外部连接的接口,通过研究,作者将ANSYS与VB连接起来。我们以VB 中的OLE控件为容器,将ANSYS的运行程序连

11、在此控件上,从而可以在VB界面下调用ANSYS,实现了AN2 SYS与VB的连接。这样,通过运行已经开发好的ANSYS宏程序就可以进行自动求解,并将所得结果存入数据库,从而实现ANSYS与VB之间数据的传输,我们就可以在VB界面下看到ANSYS模拟出的结果了。4结论411ANSYS软件具有较好的可开发性,通过其内部语言可以实现对该软件的二次开发。宏程序的运用使得这个求解过程快捷、方便,从而使ANSYS 的特点得以充分体现。412将ANSYS 装入VB 的OLE 控件中,可以实现ANSYS 与VB 的连接。这就把VB 的可视性和ANSYS 所具有的强大计算功能结合起来,使二者的优点都得以充分的发

12、挥,从而为用户的使用提供更加有利的条件。参考文献:1雷晓燕1有限元法M 1北京:中国铁道出版社,200012李皓月,周天朋,刘相新1ANSYS 工程计算应用教程M 1北京:中国铁道出版社,200213龚曙光1ANSYS 基础应用及范例解析M 1北京:机械工业出版社,200314ANSYS,I nc .ANSYS Ther mal Analysis Guide Release 5.4Third Editi on .S AP .I P I nc .19975ANSYS,I nc .ANSYS Structural Analysis Guide Release 5.4Third Editi on .

13、S AP .I P I nc .19976ANSYS,I nc .ANSYS Coup led -Field Analysis Guide Release 5.4Third Editi on .S AP .I P I nc .19977王汉新1V isual Basic 程序设计M 1北京:科学出版社,20021The quadra ti c explo it a ti on of f i n ite elem en t softwareANSY S and its connecti on w ith VBWANG Xin,XU Shu 2cheng,REN J i 2tang(College

14、 of Metallargy and Energy Res ources,Hebei Polytechnic University,Tangshan Hebei 063009,China Key words :ANSYS;quadratic ex p l oitati on;para meter;VB languageAbstract:The app licati on scope of ANSYS is intr oduced,and its technique is analyzed in this article .Based on this,the author ex p lains

15、how t o make the quadratic exp l oitati on of ANSYS by the interi or language (ANSYS Para 2metric Language ,and how t o realize the connecti on of ANSYS and VB.(上接第18页O pti m u m desi gn of the dynam i c properti es ofbelt conveyor dr i ven by the electrom otorZ HANG Xue 2yan(College ofMechanical Engineering,Hebei of Polytechnic University ,Tangshan Hebei 063009Key words :Belt Conveyor;Op ti m um Design;driving with the electr omot orAbstract:The paper mainly studies the op