基于UIDL的ANSYS用户菜单定制技术

基于UIDL的ANSYS用户菜单定制技术 口程铭 口昊志军 口冯平法 摘 要：在ANSYS8．O环境下。阐述了基于IJIDL的ANSYS二次开发技术。主要介绍了用户定制ANSYS主菜单和对 话框的步骤和方法，并以工程实例进行了说明。结果表明，这种方法可以使分析操作更加简便，从而能够提高工作效率。 关键词：ANSYSUIDL二次开发用户定制 中图分类号：哪91 文献标识码：B 文章编号：1000—4998(2006)10—0044一03 ANsYs是目前世界范围内市场占有率最高的有 限元分析软件之一。它功能强大，融结构、流体、电场、 磁场、声场分析于一体，并提供了与多数CAD软件接 口(如：Pro／Engineer、NASTRAN、Algor、I—DEAS、UG、 Solidworks、Inventor等)实现数据的共享和交换，是现 代产品设计中的一种高级cAD工具‘“。 正是由于ANSYS功能强大、通用性好，能够胜任 各个工程领域的多种不同的任务需求，因此其复杂的 分析操作步骤对从事有限元分析的工程人员也提出了 比较高的要求。而对于大多数的工程人员来说，由于所 做工作内容的专一性，在日常工作中只需使用到部分 ANsYs分析功能，所使用的操作也比较单一、程式化， 而大部分时间都将花费在前、后处理的操作步骤上，因 此如果能够结合工作需求，对ANsYs进行一定的二次 开发，将复杂的操作分析步骤封装成为用户自己的程 序，就可以减少用户的操作，从而大大提高工作效率。 本文将对利用uIDL语言定制主菜单和对话框的方法 进行介绍，并结合工程实例给予说明。 ⅡANSYS二次开发技术简介 ANSYs具有良好的开放性，用户可以根据自身需 要对ANsYs进行功能扩充和系统集成。ANSYS为用 户提供了3种二次开发工具，分别是APDL(ANsYs ParametricDe8ignLanguage，ANsYs参数化设计语言)、 uIDL(UserInte血ceDevelopmentL蛐guage，用户界面设 计语言)和uPFs(u8erPmgr啪mableFeature8，用户可编 程特性)，并且同时提供了与其他cAD软件及外部程 序的数据接口。 APDL是一种类似Fonmn77的程序设计语言，包 含了超过1000条ANSYS命令。它包括参数、数组表达 式、函数、流程控制(循环与分支)、重复执行命令、缩 写、宏等功能，可以将ANSYs命令组织起来，编写成为 参数化的用户程序，从而实现有限元分析的全过程，包 回2晰／lo 括建立参数化的cAD模型、参数化的网格划分与控 制、参数化的材料定义、参数化的载荷和边界条件定 义、参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理等 【2】。uIDL则是针对用户GuI定制的开发工具，是编写 或改造ANsYs图形界面的专用语言。它能够完成主菜 单系统及菜单项、对话框和联机帮助系统的设计工作。 uPFs向用户提供了丰富的Fortrall77用户程序开发子 程序和函数，用户可利用它们从开发程序源代码的级 别上扩充ANSYS的功能。另外，它还提供了外部命令 功能，允许用户创建ANsYs可以利用的共享库。 以上这些工具的结合使用可实现在ANsYs下几 乎全部的二次开发功能，可说是ANSYS的脚本基础。 目UIDL程序结构 一个完整的uIDL程序需包括一个控制文件头 (ContmlFileHeader)和一系列的结构块(Building Blocks)，下面分别介绍其程序结构。 (1)控制文件头结构控制文件头是一系列特定 的uIDL命令，它们为uIDL处理器定义了控制文件的 信息，要求每条命令行不得超过80字符，且必须以冒号 (：)开头。典型的控制文件头如下所示： ：FUIMENU．GRN ：DModifiedon％E％。Revi8ion(sID)=％I％ ：I O， O。 0 ：! 说明： ①控制文件头第一行必须有：FFilename，File腿me 是UIDL控制文件名； ②第二行必须有：DDescription，Description是对 本文件的一些说明，一般由ANSYS自动添加； ③：I描述了GuI的位置信息，每个0必须出现在 第9、18、27列，在运行过程中ANsYs会自动对其修改； ④：!是分隔标记，可有可无，建议使用，以增强程 机械制造“卷第5％期d骗 万方数据 序的可读性。 (2)结构块结构结构块是uIDL控制文件的核 心，它涵盖了菜单信息、命令信息以及帮助文件信息， 按照其不同的功能类型可划分为菜单结构块、命令结 构块和帮助结构块。 结构块主要由3部分组成，分别是头部分(Block Headersection)、数据控制部分(Datacontmlssection) 和尾部分(Ending)，如下所示： 头部分 ：NMen—MyProject ：S 0。 0。 O ：TCmd ：AMyMenu ：C ：DMyownProject 数据控制部分 Fnc—MyAIlalysi8 尾部分 ：EEND ：! 说明： ①：N定义唯一的结构块名称； ②：s描述了结构块的位置信息，每个0必须出现 在第9、16、23列，ANsYs在调用过程中会自动对其修 改； ③：T描述结构块的类型，可分为Menu、cmd、Help 等； ④：A对不同类型的结构块有不同功能，在Menu 块中为必需，定义出现在GuI中的子菜单名称，而在 cmd块中则为可选，定义出现在菜单中的命令名称； ⑤：D描述结构块的信息； ⑥：c在cmd块中为可选，用于执行ANsYs命 令、APDL或用户函数等； ⑦数据控制部分根据不同类型的结构块有不同的 写法，例如在菜单结构块中可以利用Fnc—MyAnalysis 调用用户函数等； ⑧尾部分：E标志着结构块的结束，最后用：!将各 个结构块隔开。 (3)ANSYs调用uIDL的过程以下均在ANsYs 8．0环境下进行说明。ANsYs在启动时会自动在其安 装目录下的＼An8ysInc＼v80＼ANsYS＼gui、en-u$＼uIDL 文件夹中搜寻me肌li8t80．an$文件，并调用其指向的 uIDL文件，包括uIMENu．GRN、uIFuNcl．GRN和 uIFuNc2．GRN文件。因此，只需将这4个文件复制到 自己的工作目录中，并对其重新编辑，即可实现调用自 己定制的GUI界面。 注意：不要直接在ANsYs的安装目录下修改这4 盛 机械制造44卷第5惦期 个文件，否则将会导致ANsYs无法正常启动。 日二次开发实例 在此以某液压系统中活塞的有限元分析为例说明 用户菜单的实现过程。 (1)主菜单定制方法ANSYs中主菜单(Main Menu)的信息是由uIMENu．GRN文件提供的。 首先在MenuRoot结构块中的适当位置添加自定 制的菜单链接Men—MyPmject，代码如下： ：NMenuRoot ：S 0， O， O ：TMenu ：AMainMenu ：DANSYSROOTMENU Men—UVBA—Main—Tl 、Fnc—Preferences Sep— M∞一MyPmject Sep— M∞一Prepmc 其中sep_起到菜单项之间的分隔作用。 然后在其他已有的任意菜单结构块之间添加Men —MyI侧ect的功能结构块代码如下： ：NMerLMyP叫ect ：S O， O， 0 ：TMenu ：AVal、renInAn8lysis ：DAnalvsisofEachPart ．Piston． Fnc—DoPan —ShowStreFig- Fnc—MyStIeFig ．ShowNodalStre． Fnc—MyNodalStre ：EEND ：! 从代码可以看到， 此处的自定制菜单项 中包含了3个子菜单 项，分别是活塞的有限元分析模块和2个结果处理模块 (包括显示节点应力云图和显示节点应力结果)。这里 ．Piston一是出现在菜单上的静态文本，Fnc巾oPart是调 用的相应自定义程序模块。编译运行后的结果如图l所 示。 (2)结构块对话框定制方法在UIFUNC2．GRN 中的任意功能结构块中添加自定制的功能函数代码。 2咖／lo囿 万方数据 活塞有限元处理模块的代码如下： ：NFnc—DoPan ：S O， O． O ：TCmd ：AAn8lysi8 ：DPle聃eInputtheCustomInfb珊ati帆 ：c)★set，My—Ex，2e11 ：C)★Set，My—PRXY，0．3 ：C)★Set，My—PRESl，3．75e7 ：C)★Set，My—P砌强2，4．5e7 ：HHlp一0一Content8 Inp—NoApply Cmd一)★C8et，l，4 nd一0 Typ—hb P珊一Ple鹳eInputtheR龃lConstan“lIf：棚Ⅱon nd—O Typ—hb Prm一(RecommendedV且lues盯eshowninparenthe∞8) nd一2 Prm—TheElasticModulus Typ—REAL Def一★PAR(My—Ex) nd一3 PnII—TheP0i8∞n’s耻tio Typ—REAL Def一★PAR(My—PRXY) nd一4 P瑚一TheSystemPr∞su弛(MPa) Typ-INT Def一★PAR(My—PRESl) nd一5 P瑚一T|IeIIllp∞tivePre8su地(MPa) Typ—INT Def一★PAR(My—PRES2) Cmd一)／Go Cmd一)fini Cmd一)／cl∞r Cmd一)★GET。My—PRES2，CPAR，4 Cmd一)★GET，My—PRESl，CPAR，3 Cmd一)★GET，My—PRXY，CPAR，2 cmd一)★GET，My—Ex。cPAR，1 cmd一)sv—part ：EEND ：! 这段代码描述了对话框的基本信息，包括对话框 的标签、提示内容、参数类型等，并提供了各输入框预 先定义的初值。当点击“OK”按钮后将运行用APDL编 写的sv_p8rt宏命令流，并代入已输入参数进行有限元 分析计算。编译运行后的对话框如图2所示。 回2∞6／如 结果处理模块的代码编写比较简单，只需提供必 要的提示信息即可。点击“oK”按钮后则运行已编写好 的相应宏命令流，显示分析结果。编译运行后的对话框 分别如图3、图4所示。 口结束语 通过工程实例可以看到，利用uIDL可以轻松地 开发出满足用户自己功能需求的菜单和对话框，并能 够结合APDL宏命令流的应用，实现专用的分析流程。 将这种技术应用于系列产品的分析过程，可以减少大 量重复性操作，提高工作效率。 参考文献 1 白葳，喻海良．通用有限元分析ANsYs8．O基础教程【M】．北 京：清华大学出版社，2005． 2博弈创作室．APDL参数化有限元分析技术及其应用实例 【M】．北京：中国水利水电出版社，2004． 3 ANSYSP阳gra蛐er’sManual．ANSYSInc．2002． △ (编辑 禾 禾) 作者单位：清华大学精密仪器与机械学院 邮政编码：北京·100084 收稿日期：2006年4月 机械制造“卷 第5嘶期船 万方数据 基于UIDL的ANSYS用户菜单定制技术 作者： 程铭， 吴志军， 冯平法 作者单位： 清华大学精密仪器与机械学院,北京,100084 刊名： 机械制造 英文刊名： MACHINERY 年，卷(期)： 2006，44(10) 引用次数： 1次 参考文献(3条) 1.百崴.喻海良 通用有限元分析ANSYS8.0基础教程 2005 2.博弈创作室 APDL参数化有限元分析技术及其应用实例 2004 3.ANSYS Programmer's Manual 2002 相似文献(10条) 1.期刊论文 董金善.李涛 采用ANSYS的烘筒S形封头优化设计及其参数化分析 -现代制造工程2009(12) 运用UIDL语言和APDL语言进行图形界面设计和参数化建模分析,基于ANSYS软件建立自定义的中文用户界面,从而实现对某烘筒结构S形封头的参数化 分析设计.为S形封头的设计和强度分析提供了平台. 2.期刊论文 牟淑志.杜春江.牟福元 基于RAMP和ANSYS二次开发的结构拓扑优化 -机械工程师2010(1) 将基于RAMP(rational approximation of material properties)的拓扑优化方法与商业有限元分析软件ANSYS相结合,基于ANSYS二次开发语言 APDL和UIDL编制了结构拓扑优化程序,解决了ANSYS自带的拓扑优化模块中单元类型受限及不能应用于桁架结构拓扑优化的问题,拓宽ANSYS软件在结构拓 扑优化方面的应用领域;该程序充分利用ANSYS丰富的单元类型、强大的计算和后处理能力,可以避免目前拓扑优化方法研究中采用其它编程语言所带来的 建模、计算精度和后处理等复杂繁琐问题,有利于促进结构拓扑优化的研究和应用.以体积约束下刚度最大化C型夹结构拓扑优化作为算例,结果表明该程 序能够取得良好的效果. 3.期刊论文 张建业.杨甫勤.钱继锋.ZHANG Jian-ye.YANG Fu-qin.QIAN Ji-feng 基于APDL和UIDL的ANSYS二次开发 技术及其应用 -中国制造业信息化2006,35(23) 以渐开线圆柱齿轮为例,介绍了在有限元软件ANSYS中,运用UIDL进行图形界面设计和运用APDL语言进行参数化实体建模的方法,提高了ANSYS软件的用 户接受程度和分析效率. 4.学位论文 吴鹏 基于ANSYS的叉车门架CAE系统 2005 在CAD(计算机辅助设计)技术已广泛应用于制造业行业后,现在企业已经不满足于CAD,越来越多地把CAE(计算机辅助分析)引入到产品开发上来.CAE技 术已经成为企业提高创新能力、提高产品开发能力、增强企业适应市场需求的竞争能力的一项关键技术.目前,国内叉车行业的经济运行状态始终在低谷 徘徊,很多企业面临艰难困境,在这种形势下,综合分析了国内外市场需求后,认为只有加强技术创新,采用CAE技术,才能确保企业的长足发展.本论文针对 目前国内行业尤其是叉车行业的实际状况,采用CAE技术,基于大型通用有限元分析软件ANSYS 8.0环境,采用二次开发技术,提出了叉车门架CAE系统的二次 开发实现方法,对其必要性、可行性及实现方法进行了详细分析,并附以实例具体阐述其实现过程.本系统是一套基于有限元分析的,集设计计算、建模、 有限元分析、优化设计于一体的CAE系统,具有较好的通用性和灵活性.本系统的成功开发,证实了以ANSYS为平台开发专业模块的可行性,提高了工作效率 .本论文还对ANSYS三种开发工具进行了介绍,论述了采用ANSYS二次开发方法设计产品的必要性和重要性.采用叉车门架CAE系统,设计人员可在人机交互环 境下快速、高效地设计出叉车门架系统的新产品.该系统的实现,无论是在扭转现有叉车行业的低谷状况方面,还是在促进制造业全面信息化方面以及 CAE的发展方面都将有积极、重大的意义. 5.学位论文 白金田 基于ANSYS的带式输送机滚筒设计方法的研究 2003 带式输送机是现代最重要的散状物料输送设备.带式输送机滚筒是带式输送机的重要传动部件,它的作用有两个,一是传递动力,二是改变皮带运动方 向.带式输送机滚筒的设计质量,关系到整个输送机系统安全性和可靠性.滚筒的失效原因是多方面,其中最重要的一个原因是设计计算方法的问题.目前 ,滚筒的设计方法有公式法、解析法和有限元方法.公式法设计容易,但是很难达到工程实际的精度要求.解析法公式推导过程烦琐,一般的设计人员很难掌 握.有限元方法是最有效的一种方法,该文利用ANSYS软件对滚筒进行有限元分析,并在此基础上开发出带式输送机滚筒的通用计算程序,实现了参数化设计 ,缩短了设计周期,提高了工作效率. 6.期刊论文 刘曜.王高平.LIU Yao.WANG Gao-Ping UIDL语言在ANSYS参数化建模中的应用 -机电产品开发与创新 2008,21(1) 基于ANSYS有限元分析软件.利用其内部开发工具APDL和UIDL语言,对螺旋结构的参数化建模技术进行了研究.提高了此类模型的建模效率,给类似问题 建模提供了有效方法. 7.学位论文 张远波 风冷式CPU散热片的热分析及其优化设计 2006 伴随着电子工业的快速发展，CPU(Central Processing Unit)呈现出集成的晶体管数目急剧增加（从1990年的2,300个激增到现在的230,000,000个 ）和芯片线宽急剧减小的趋势，导致CPU功耗的增大和积聚的热量急剧增加，严重影响CPU的正常工作。因此，提高CPU散热片的散热性能已经成为电子制 造领域中亟需解决的关键问题之一。针对CPU散热问题，本文在风冷式散热片的散热规律及结构优化两个方面开展了系统深入的研究。 在分析现 有各种CPU散热片结构特点的基础上，利用ANSYS的用户界面设计语言UIDL(User-Interface Design Language)，开发了CPU散热片热分析软件和用户界面 ，并实现了与ANSYS的集成。利用该软件，用户可方便、快捷地分析各种结构参数对CPU散热片散热性能的影响规律。 散热片的优化过程实际上是 一系列的前处理－求解－后处理－优化的循环过程。在满足散热空间约束的前提下，以使散热片中的最高温度值最小化为目标，对散热片结构参数进行 优化设计，从而达到提升散热片散热性能的目的。实现的具体过程是在散热片热分析的基础上定义设计变量和目标函数、选择优化算法，在ANSYS环境中 利用APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言，开发热分析和优化控制功能程序，然后调用ANSYS的优化模块实现散热片的结构参数优化。 同时给出了一系列的CPU散热片热分析和结构参数优化实例，验证了本文提出的热分析和结构参数优化设计方法。最后，对全文进行了总结，并对后续的 研究工作提出了一些建议。 8.期刊论文 杨德华.邵亮.YANG De-hua.SHAO Liang 基于ANSYS UIDL的镜面轴向支撑机构CAE系统的实现 -天文研 究与技术－国家天文台台刊2008,5(3) 基于有限元软件ANSYS的二次开发环境,通过分析光学镜面支撑设计类型和方法,选取常用的Whiffle-tree作为镜面轴向支撑形式,采用ANSYS 参数化 设计语言实现有限元模型的参数化,并采用ANSYS用户界面设计语言,实现交互式菜单和图形界面,从而建立相对独立的专用的镜面轴向支撑系统设计的 CAE模块,并以实例阐明借助该专用模块可提高工作效率,同时降低对用户专业知识的要求. 9.期刊论文 王相京.陈结祥.张毅.涂碧海.赵平建.刘建国 APDL和UIDL在主镜支撑优化中的应用 -机械设计与制造 2009(11) 运用大型通用有限元分析软件ANSYS提供的APDL语言和UIDL语言对主镜进行参数化建模并提供交互界面,可以主动输入主镜几何参数和材料参数等来 改变模型,并对在自重变形下的主镜背部支撑位置进行了优化分析.整个建模分析过程表明通过使用APDL语言对主镜进行参数化建模和优化分析,可以比较 不同支撑点、不同材料的主镜自重变形情况,大大提高了建模速度,极大地提高了分析效率,对相关设计人员有很好的借鉴作用. 10.学位论文 余本刚 基于ANSYS对电磁平板翻边的仿真研究及二次开发 2003 该文对强脉冲磁场作用下平板翻边的过程进行了模拟仿真和实验研究,建立了平板翻边的载荷计算模型,利用ANSYS软件模拟了成形线圈内的电流以及 平板在电磁力作用下的动力响应过程,使用APDL、UIDL语言开发了电磁平板翻边仿真系统.目前在电磁平板毛坯翻边方面进行研究的主要有工程解析和有 限元数值分析方法,但其结果和实测结果有很大误差,其误差主要来源于对放电回路中工件和线圈的相互影响的忽略以及对成形过程中径向电磁力的忽略 .该文鉴于以上原因,考虑了工件和线圈的相互影响,将电路和电磁区域通过一个共同的节点或一组共同节点连接,使用直接耦合的方法,仿真出成形线圈内 的电流随时间的变化规律,仿真结果和实验测量结果接近.该文还利用有限元软件ANSYS内部语言APDL、UIDL开发出了内嵌在ANSYS中电磁翻边的有限元仿 真模块.该系统将电磁翻边成形分析分为电磁-电路耦合分析模块和磁场结构耦合分析模块,编制了相应的文件标题部分、数据控制部分以及文件帮助部分 ,使用APDL和UIDL的参数传递和函数调用功能,编写了用于电磁平板翻边分析的宏文件,并对电磁成形的分析进行参数化处理,用户只需要输入电磁翻边分 析对应的参数,就可以模拟出成形线圈内的电流和平板毛坯的结构响应过程,从而实现了电磁翻边仿真系统与ANSYS软件的集成. 引证文献(1条) 1.郄方.郭兴旺 ANSYS二次开发及其在红外无损检测中的应用[期刊论文]-机械工程师 2007(12) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxzz200610012.aspx 下载时间：2010年4月26日