ANSYS二次开发与应用简介

ANSYS二次开发简介ANSYS二次开发与应用简介目录1ANSYS经典界面的二次开发简介..............................................21.1利用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行开发................................21.2利用ANSYS用户界面设计语言（UIDL）进行开发..............................31.3利用ANSYS提供的接口软件与ANSYS进行实时交流.............................31.4ANSYS的用户可编程特征（UPFs）..........................................32ANSYS新一代协同仿真平台WORKBENCH二次开发简介.............................43ANSYS二次开发的典型案例..................................................54一个ANSYS二次开发方案详细介绍（国内）....................................74.1CCSS的构成.............................................................74.2ANSYSforCCSS与规范设计模块的关系.....................................74.3ANSYSforCCSS的开发方案：.............................................84.3.1FEA模块将包含如下功能：..............................................84.3.2评估模块.............................................................94.3.3部件方法：..........................................................105一个ANSYS二次开发成果详细介绍（国外）...................................115.1前言.................................................................115.2ANSYS体系结构的优势...................................................115.3BladePro程序概览......................................................125.4BladePro分析功能概述..................................................155.5涡轮机械专用的后处理工具..............................................155.6某算例的分析结果......................................................165.7总结..................................................................17-1-ANSYS二次开发简介1ANSYS经典界面的二次开发简介1.1利用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行开发ANSYS参数化设计语言是一种类似于FORTRAN语言的解释执行语言，它主要由两部分构成，其一为ANSYS的命令、内部函数，可以执行ANSYS的所有操作；其二为FORTRAN语言的几乎所有语法和函数，如DO循环、IF-THEN-ELSE结构、SIN和COS等所有三角函数、带参数子程序、“=”赋值语句、SQRT平方开方等运算、取绝对值、乘方等等。因此，可以利用这种APDL语言进行各种参数化建模分析工作，当需要对模型做改动时，只需变化几个参数即可。优点：可以用于参数化设计；与ANSYS的数据库直接通讯；可以充分利用ANSYS命令所具有的强大功能；编程容易，直管，易于调试；易于修改和扩展。实际上，进行有限元分析的通用的标准过程为：定义模型及载荷、求解和评判结果。假如求解结果表明有必要修改设计，那么就必须改变模型的几何形状或者材料、载荷数据，并重复上述步骤，特别当模型较复杂或修改较多时，这个过程可能比较繁杂和费时。另外，用户可能希望某些分析成为通用过程，以实现系列标准化分析，通过改变过程的设计参数完成希望的分析。ANSYS参数设计语言(APDL)的引入为用户提供了自动完成上述工作提供了可能，用户可在APDL中发出指令流，并预先控制指令流的执行条件与路径，程序在执行APDL时自动作出决定。APDL允许复杂的数据输入，使用户实际上对任何设计或分析属性有控制能力，例如尺寸、材料、载荷、约束位置和网格密度等。APDL扩展了传统有限元分析范围之外的能力，并扩充了更高级运算，包括灵敏度研究、零件库参数化建模、设计修改及设计优化。APDL能充分发挥用户的创造力，提高使用效率，例如航天、航空设备设计单位可用ANSYS程序轻易分析新设计的所有型号，建立具有参数特征的通用的ANSYS命令流来描述型号设备的基本定义，包括几何形状、舱体参数、材料特性参数、载荷参数以及其它设备所共有的设计参数，通过改变输入命令控制对应的参数值，可以快速地建立和完成所设计的任何型号设备的分析。而且可以控制程序对分析结果进行组合运算以评估设备的设计是否可行。APDL有下列功能。这些功能可根据需要单独或同时使用。z参数与数组z表达式和函数z分支和循环z重复功能和缩写z宏z用户程序利用所有这些全局控制特性，通过精心计划，用户能创建一个高度完善的控制方案。该方案将在特定的应用范围内使程序发挥最大效率。-2-ANSYS二次开发简介1.2利用ANSYS用户界面设计语言（UIDL）进行开发标准ANSYS交互图形界面是驱动ANSYS命令的平台，提供命令的各类输入参数和控制开关接口，使用户在图形级别上进行有限元分析变得直观轻松。用户图形界面设计语言（UIDL）就是按照用户自己的需要，编写或改造ANSYS图形界面的专用设计语言，主要完成以下三种图形界面的设计：z主菜单系统及子菜单z对话框和拾取对话框z帮助系统通过用户界面设计语言（UIDL），用户可以在扩充ANSYS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。UIDL提供了主菜单、子菜单、拾取菜单、对话框及帮助系统的库函数，用户可以从库中调出一个成员函数，只需修改必要的参数便可轻松生成需要的菜单、对话框或帮助系统。上述过程的完成可以通过文本编辑器完成，亦可以通过ANSYS提供的可视化工具（UIDLVisualBuilder）完成，然后插入ANSYS菜单系统中。可视化UIDL生成工具1.3利用ANSYS提供的接口软件与ANSYS进行实时交流这些接口软件均用标准FORTRAN语言编制，可以进行许多复杂的控制工作，如：在进行非线性分析时中断ANSYS的平衡迭代并检查中间结果、或者改变迭代参数；读取数据库文件、结果文件、矩阵文件等ANSYS的二进制文件中的所有数据；利用ANSYS作前后处理，而用其它软件进行求解等等。1.4ANSYS的用户可编程特征（UPFs）ANSYS在软件内部预留了各种接口，用户可用标准FORTRAN语言和C语言编写自己的外部命令、读取ANSYS的数据库、自定义载荷、编写自己的单元、编写自己的材料本构关系、编写自己的算法、编写自己的优化程序、修改和监控已有的单元、定制自己的分析过程等等，并把这些加入ANSYS中，甚至可以在用户自己的程序中把ANSYS当作子程序调用。-3-ANSYS二次开发简介2ANSYS新一代协同仿真平台WORKBENCH二次开发简介ANSYSWorkbench提供给用户的是一个用于工程仿真的多学科工具，与其客户化工具相结合，可使用户方便地管理整个工程仿真过程，包括：分析方法、分析流程、共用服务、数据及配置管理等，从而提供给用户一个非常高效的计算能力以实现快速、准确分析。通过客户化工具，Workbench可以让用户将自己的应用程序或第三方程序整合到一个易于管理的、通用的终端用户工作平台中。Workbench提供了大量的、技术最先进的工具，以支持对各种分析方法/仿真流程的开发和使用。Workbench不同于其它的客户化工具，Workbench的开发工具可以用在ANSYS应用程序的开发过程中。Workbench软件开发工具（SDK）已经被用来将以前开发的应用程序，如ANSYSCFX等，整合到Workbench环境中。Workbench就是给用户提供一个平台，在该平台中，用户可以自动管理与产品仿真（工程分析）相关的所有流程。Workbench支持使用Jscript、VBScript、TaskXML以及XML、DHTML来进行研发技术的集成和添加针对用户需求定制的应用程序。WorkbenchSDK工具和应用：z集成内部或第三方的应用程序、方法、算法和技术；z同其它Workbench程序的参数化关联、双向参数互导；zVisualStudio向导生成的程序可移植到UNIX和Linux机器；z将客户、合作伙伴、其它供应商的程序嵌入到Workbench环境中；z支持版本无关的集成和发布集成应用程序；zWorkbench和外部可执行程序间的callbacks和handling；z利用VisualStudioV6和.NET2003向导创建驱动外部应用程序的Workbench组件；z在集成的应用程序中使用外部GUI……-4-ANSYS二次开发简介3ANSYS二次开发的典型案例zANSYS公司配合上海沪东造船厂开发了沪东造船厂集装箱船有关部件的设计分析程序，具有舱口盖、甲板上导轨架、大舱内导轨架分析设计功能。程序提供中英文两种语种，可自由切换。z日立公司在ANSYS平台上开发了日立电梯设计分析系统；z“铁道设计一体化”是由铁道部建设司专项拨款，铁道部第一、二、三院等单位共同承担的大型工程项目，该项目选用了ANSYS作为主体开发平台，旨在开发出能够直接应用于桥梁、隧道、地下工程、高层建筑等的专用程序。Workbench压力容器设计分析界面z中国压力容器标准化技术委员会采用ANSYSAPDL语言开发了40多个典型压力容器参数化自动分析程序。安世亚太在Workbench平台上开发了压力容器专用设计仿真工具。z1996年清华大学机械工程系采用APDL语言为第一重型机械厂及戚墅堰机车工艺研究所成功地解决了三相模锻过程的数值模拟、活塞顶模锻成型模拟、曲轴单拐成型模拟等问题。z北京起重机器厂采用APDL语言建立了起重机吊臂、底架等多种零部件有限元模型自动生成程序。z华东建筑设计院在ANSYS上开发出了ANSYS/ARCH建筑设计专业软件包。z中国弹簧厂采用APDL开发了“汽车悬挂弹簧优化设计系统”，该系统设计出的弹簧得到美国通用汽车公司的高度评价，并收入通用汽车全球标准零部件库，中弹厂也因此成为美国通用汽车公司具有设计能力的配套厂商。zNEC公司在ANSYS平台上开发了半导体封装设计专用工具；z某公司基于Excel开发了典型容器分析的ANSYS界面及优化分析系统；z合肥工业大学应用ANSYS的APDL、UIDL二次开发工具和VC++语言开发了专用汽车车架结构优化设计与分析程序，建立了专用的用户菜单与程序。包括车架结构强度分析、车架结构托扑优化、车架结构参数优化三个模块。下图为该程序的主菜单及其子菜单，基本反映了应用程序的总体模块结构、与ANSYS软-5-ANSYS二次开发简介件的集成和调用关系。z哈尔滨工