搜索ANSYS有APDL但ansys支持C語言嗎？你可嘗試C混合編程
2016-02-03 by:CAE仿真在線 來源:仿真在線
注意:本文不是討論利用C語言為ANSYS寫用戶子程序,而是討論結(jié)合APDL對ANSYS的現(xiàn)有的計算程序進(jìn)行復(fù)用。
實際上,到目前為止,ansys中除了fluent可以使用c語言開發(fā)子函數(shù)外,其他地方都不可以使用c原因進(jìn)行二次開發(fā)。
本文所謂混合開發(fā),指的是借助c語言,生成ansys所需要的數(shù)據(jù),仿真在線曾經(jīng)使用c#.net程序生成ansys的tabular 載荷-時間數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)超過3000行,該數(shù)據(jù)如果使用人來計算將相當(dāng)復(fù)雜且不準(zhǔn)確,但用程序開發(fā)產(chǎn)生,生成txt文件,然后導(dǎo)入ansys則很方便。
對ANSYS的apdl很強大,但是編寫的時候經(jīng)常有很多有規(guī)律性的apdl需要寫,這些規(guī)律性的東西,可能超過1萬行代碼,如果用人來寫,那簡直是災(zāi)難,但,如果用程序來輸出則可能一個循環(huán)就搞掂,幾分鐘的事情。
1. 為什么進(jìn)行混合編程
既然ANSYS已經(jīng)提供了APDL這么強大的編程語言,為什么還要用C語言來與APDL混合編程呢?下面的幾個原因,首先是前處理建模的要求,APDL并不能應(yīng)對實際中非常復(fù)雜的模型的構(gòu)建,本文的出發(fā)點之一就是復(fù)合材料分析中的幾何模型構(gòu)建問題,由于材料中的增強體為隨機(jī)的顆粒,每一次模擬中,顆粒都是隨機(jī)生成的,使用APDL并不方便;其次就是利用ANSYS的計算資源的考慮,比如上述問題,就可以利用C語言來生成模型的數(shù)據(jù),利用APDL來構(gòu)建幾何模型,以及剖分有限元網(wǎng)格,用于自己的計算程序;還有在一些問題中,其邊界條件,載荷等也是通過程序算出來的話,也可以通過混合編程對問題求解;另外,可以發(fā)揮C語言的優(yōu)勢,比如說計算效率,現(xiàn)有的庫等,總而言之,混合編程能更充分利用ANSYS的計算程序以及C語言的優(yōu)勢,并且可以實現(xiàn)計算機(jī)上的自動化計算。
2. 混合編程的原理
ANSYS與C語言混合編程的原理很簡單,實際上就是用C語言生成ANSYS的apdl命令流文件,然后通過命令行調(diào)用ANSYS進(jìn)行計算。這個過程同樣可以使用其他的編程語言(比如FORTRAN,Python等)來進(jìn)行,可以發(fā)揮各種語言的優(yōu)勢以及對現(xiàn)有的程序庫的使用。
3. 如何使用C語言的實現(xiàn)
知道了混合編程的原理,那么就很簡單了,其過程無非就是利用C語言打開一個文件,寫入命令流,關(guān)閉文件,調(diào)用ANSYS進(jìn)行計算。
文件操作需要使用的函數(shù)有
1 fp=fopen("mac.inp","w"); //打開文件 2 fprintf(fp, "APDL_Commands,%f\n",SomeData); //寫入文件 3 fclose(fp); //關(guān)閉文件
調(diào)用ANSYS的命令行計算則使用
system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log");
4. 實例
下面給幾個APDL和C語言混合編程的實例
4.1 復(fù)合材料中的圓性顆粒網(wǎng)格剖分
圖中的顆粒是C語言中隨機(jī)生成的圓形,結(jié)果如圖所示:
相應(yīng)的生成上述網(wǎng)格的函數(shù)為
1 /*調(diào)用ANSYS生成網(wǎng)格*/
2 void GenMesh(struct circle0 *circle,double xmax,double xmin,double ymax,double ymin)
3 {
4 5 FILE* ansysfile;
6 ansysfile=fopen("temp.inp","w");
7 8 fprintf(ansysfile,"/CLEAR,NOSTART\n");
9 fprintf(ansysfile,"/PREP7\n");
10 11 //創(chuàng)建基體
12 fprintf(ansysfile,"RECTNG,%f,%f,%f,%f,\n",xmin,xmax,ymin,ymax);
13 14 //創(chuàng)建顆粒
15 for (int i=0; i<N0; i++)
16 {
17 if (circle[i].r<0.00000001)
18 { 19 continue; 20 }
21 fprintf(ansysfile,"K,%d,%f,%f\n",i+1000,
22 circle[i].centre_x,circle[i].centre_y);
23 fprintf(ansysfile,"CIRCLE,%d,%f\n",i+1000,circle[i].r);
24 }
25 fprintf(ansysfile,"ASBL,1,ALL\n");
26 fprintf(ansysfile,"AGLUE,All\n");
27 28 //創(chuàng)建單元類型
29 fprintf(ansysfile,"ET,1,PLANE42\n");
30 //創(chuàng)建材料
31 fprintf(ansysfile,"MP,DENS,1,0.1\n");//材料一
32 fprintf(ansysfile,"MP,DENS,2,10\n");//材料二
33 //為基體賦一號材料值 34 fprintf(ansysfile,"ASEL,S,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
35 fprintf(ansysfile,"AATT,1\n");
36 37 //為顆粒賦二號材料值
38 fprintf(ansysfile,"ASEL,ALL\n");
39 fprintf(ansysfile,"ASEL,U,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
40 fprintf(ansysfile,"AATT,2\n");
41 fprintf(ansysfile,"ALLSEL,ALL\n");
42 43 //生成網(wǎng)格 44 //網(wǎng)格尺寸 45 fprintf(ansysfile,"SMRT,3\n");
46 //fprintf(ansysfile,"AESIZE,ALL,0.6,\n");
47 48 fprintf(ansysfile,"MSHAPE,1,2D\n");
49 fprintf(ansysfile,"MSHKEY,0\n");
50 //開始劃分網(wǎng)格 51 fprintf(ansysfile,"AMESH,ALL\n");
52 53 //輸出網(wǎng)格
54 // fprintf(ansysfile,"/INPUT,ExportMesh,inp\n"); 55 56 fclose(ansysfile);
57 //---------------調(diào)用ANSYS生成網(wǎng)格
58 system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log");
59 // system("tec360 tecplot.plt");
60 }
4.2 復(fù)合材料中的橢圓形顆粒網(wǎng)格剖分
對于橢圓形顆粒,網(wǎng)格剖分結(jié)果如圖所示
生成上述網(wǎng)格的代碼為
1 2 //生成顆粒是橢圓時的網(wǎng)格 3 //橢圓的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是下面的struct 4 //Genmesh函數(shù)是調(diào)用ANSYS生成網(wǎng)格的函數(shù) 5 void GenMesh(struct elliptic0 *ellipse,int ellipsenum,double xmax,double xmin,double ymax,double ymin) 6 { 7 8 FILE* ansysfile; 9 ansysfile=fopen("temp.inp","w"); 10 fprintf(ansysfile,"FINISH\n"); 11 fprintf(ansysfile,"/CLEAR,NOSTART\n"); 12 fprintf(ansysfile,"/PREP7\n"); 13 14 //創(chuàng)建基體 15 fprintf(ansysfile,"RECTNG,%f,%f,%f,%f,\n",xmin,xmax,ymin,ymax); 16 17 //創(chuàng)建橢圓顆粒 18 for (int i=0; i<ellipsenum; i++) 19 { 20 //把工作平面移到橢圓圓心。 21 fprintf(ansysfile,"wpave,%f,%f\n",ellipse[i].center_x,ellipse[i].center_y); 22 //旋轉(zhuǎn)工作平面 23 fprintf(ansysfile,"wprota,%f\n",180.0/pi*ellipse[i].theta); 24 //激活當(dāng)前活動坐標(biāo)系為工作平面 25 fprintf(ansysfile,"csys,4\n"); 26 //生成上半個橢圓 27 fprintf(ansysfile,"k,%d,%f\n",2*i+1000,ellipse[i].a); 28 fprintf(ansysfile,"k,%d,%f\n",2*i+1001,-ellipse[i].a); 29 fprintf(ansysfile,"cswpla,%d,2,%f\n",2000+2*i,(ellipse[i].b/ellipse[i].a)); 30 fprintf(ansysfile,"l,%d,%d\n",2*i+1000,2*i+1001); 31 fprintf(ansysfile,"reflect_line=_return\n");//記錄線的編號 32 fprintf(ansysfile,"csys,4\n"); //切換活動坐標(biāo)系為工作平面 33 fprintf(ansysfile,"lsymm,y,reflect_line\n");//反射生成橢圓 34 //調(diào)整工作平面使其與整體坐標(biāo)系重合 35 fprintf(ansysfile,"wprota,%f\n",-180.0/pi*ellipse[i].theta); 36 fprintf(ansysfile,"CSYS,0\n"); 37 fprintf(ansysfile,"WPAVE,0,0,0\n"); 38 } 39 40 fprintf(ansysfile,"ASBL,1,ALL\n"); 41 fprintf(ansysfile,"AGLUE,All\n"); 42 43 //創(chuàng)建單元類型 44 fprintf(ansysfile,"ET,1,PLANE42\n"); 45 //創(chuàng)建材料 46 fprintf(ansysfile,"MP,DENS,1,0.1\n");//材料一 47 fprintf(ansysfile,"MP,DENS,2,10\n");//材料二 48 //為基體賦一號材料值 49 fprintf(ansysfile,"ASEL,S,AREA,,ARINQR(0,14)\n"); 50 fprintf(ansysfile,"AATT,1\n"); 51 //為顆粒賦二號材料值 52 fprintf(ansysfile,"ASEL,ALL\n"); 53 fprintf(ansysfile,"ASEL,U,AREA,,ARINQR(0,14)\n"); 54 fprintf(ansysfile,"AATT,2\n"); 55 fprintf(ansysfile,"ALLSEL,ALL\n"); 56 //生成網(wǎng)格 57 //網(wǎng)格尺寸 58 fprintf(ansysfile,"SMRT,3\n"); 59 //fprintf(ansysfile,"AESIZE,ALL,0.6,\n"); 60 61 fprintf(ansysfile,"MSHAPE,1,2D\n"); 62 fprintf(ansysfile,"MSHKEY,0\n"); 63 //劃分網(wǎng)格 64 fprintf(ansysfile,"AMESH,ALL\n"); 65 66 //輸出網(wǎng)格 67 fprintf(ansysfile,"/INPUT,ExportMesh,inp\n");//輸出網(wǎng)格到Tecplot 68 fprintf(ansysfile,"EWRITE,elemlist1,txt\n");//輸出單元 69 fprintf(ansysfile,"NWRITE,nodelist1,txt\n");//輸出節(jié)點 70 71 fclose(ansysfile); 72 //---------------調(diào)用ANSYS生成網(wǎng)格 73 system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log"); 74 system("tec360 tecplot.plt"); 75 }
5、總結(jié)
實際上很多cae工程師都缺乏編程經(jīng)驗,但從本文來看,所需要的編程技巧并不多,也許cae人員都該試試,有些時候可以大大加快工作的精度,這個在ansys經(jīng)典和ansys workbench都能使用的著,而且也適用于所有能夠通過運行腳本來分析的軟件平臺,不僅僅限于ansys,也不僅僅限于c語言,其他語言都可以,如.net,c++,Python,vb等。
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