有限元软件 通用二次开发思路

第24卷第5期辽宁工学院学报V o l.24　N o.5 2004年10月JOU RNAL O F L I AON I N G I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY O ct.2004①基于AN SYS的二次开发技术的实现方法吴　鹏1,曾　红1,韩　迈2(1.辽宁工学院,辽宁锦州　121001;2.鞍山广播电视大学,辽宁鞍山　114000)摘　要:基于大型通用有限元分析软件AN SYS8.0环境,对AN SYS二次开发技术进行了探讨,并对AN SYS 三种开发工具进行了详细的介绍。

论述了采用二次开发方法设计产品的必要性和重要性,证实了以AN SYS为平台开发专业模块的可行性,提高了工作效率,缩短了产品的开发研制周期。

关键词:AN SYS;二次开发;A PDL;U I DL;U PF s中图分类号:T P391.72 文献标识码:B 文章编号:100521090(2004)0520025205Realization of Secondary D evelop m en t of TechnologyBased on ANS Y SW U Peng1,ZEN G Hong1,HAN M ai2(1.L iaoning Institute of T echno logy,J inzhou121001,Ch ina;2.A nshan R adi o&TV U niversity,A nshan114000,Ch ina)Key words:AN SYS;Secondary developm en t;A PDL;U I DL;U PF sAbstract:T he m ethod of secondary developm en t of techno logy on the basis of large-scale fin ite elem en t analysis softw are—AN SYS is described and app roached,w h ich details th ree k inds of de2 velop ing too ls of AN SYS.It dem on strates the necessity and i m po rtance of the m ethod of sec2 ondary developm en t of techno logy.T he feasib ility of develop ing p rofessi onal m odu le on the AN2 SYS p latfo r m is verified,w o rk ing efficiency i m p roved,and the developm en t cycle of the p roducts sho rtened. 从20世纪70年代以来,随着计算技术的飞速发展,结构分析有了很大的突破,国外相继出现了许多大型通用有限元分析程序,如AN SYS, ABAQU S,M A RC和M SC NA STRAN等,这些程序具有良好的界面、方便的前后处理和强大的计算分析功能以及开放的二次开发系统。

第26卷　第4期河北理工学院学报Vol126　No14 2004年11月Journa l of Hebe i I n stitute of Technology Nov.2004文章编号:100722829(2004)020037203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。

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]。

1　ANSYS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。

剪叉式升降结构的有限元二次开发利用ANSYS用户界面设计语言UIDL及参数化设计语言APDL，开发出高空作业平台剪叉式升降结构的有限元分析程序，方便了人员设计，提高了分析效率。

标签：剪叉结构；APDL语言；UIDL语言1 概述ANSYS参数化设计语言APDL是一种解释性语言。

利用APDL语言可以实现参数化建模、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化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后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析的全过程。

在参数化的分析过程中可以简单地修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案或者序列性产品，极大地提高了分析效率，减少分析成本[1]。

ANSYS用户界面设计语言UIDL是编写和改造ANSYS图形界面的专用语言，是一种程序化的语言。

它允许改变ANSYS的图形用户界面（GUI）中的一些选项，通过UIDL语言，将用APDL语言开发的专用有限元程序放进ANSYS 应用程序中，从而建立具有本专业特性的ANSYS有限元分析程序[1]。

剪叉式高空作业平台是一种升降设备，叉架组结构及举升油缸是其最为重要的承载部件。

文章将利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言及UIDL语言对不同组数、不同截面及长度参数的叉架及油缸进行参数化建模及整体有限元分析，设计出中文用户菜单及界面，极大地方便了设计人员使用。

2 程序结构文章所设计的程序结构如图1所示。

以叉架组数不同，分为一组、二组、三组、四组、五组。

每组又分为前处理器、求解器、后处理器三大部分，每个处理器目录下对应相应的操作菜单，对应各参数对话框，填写设计参数，最终建模求解得出结果。

使用UIDL语言编写菜单及对话框，并调用对应于各菜单的APDL 语言参数化宏程序。

3 实例分析以某剪叉式高空作业平台的五组叉架，两个举升油缸的升降结构为例来阐述文章所开发的基于ANSYS的用户菜单及其功能。

单片升降结构如图2所示。

基于APDL 和U IDL 的ANS YS二次开发技术及其应用张建业1,杨甫勤2,钱继锋2(1.天津工业大学机械电子学院,天津300160(2.军事交通学院装运机械系,天津300161摘要:以渐开线圆柱齿轮为例,介绍了在有限元软件ANSYS 中,运用U IDL 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。

关键词:ANSYS ;APDL ;U IDL ;二次开发中图分类号:TH 132文献标识码:B 文章编号:1672-1616(200623-0079-03ANSYS 是我国工程界广泛使用的大型通用有限元分析软件之一,具有良好的开放性、可定制性,提供多种二次开发途径,用户可根据自身的需要在标准ANSYS 版本上进行功能扩充和系统集成,生成具有行业分析特点和符合用户需要的用户版本的ANSYS 程序,从而实现设计和分析的易用性、高效性。

ANSYS 的二次开发功能包括4个组成部分:用户界面设计语言(U IDL 、参数化程序设计语言(APDL 、用户程序特性(U PFs 、ANSYS 数据接口,其中U IDL 和APDL 是目前常用的2种二次开发功能,U IDL 可完成主菜单系统及菜单项、对话框和拾取对话框、帮助系统的图形界面的设计,APDL 可编写参数化的用户程序。

1用户界面设计语言(U IDLU IDL (User Interface Design Language 是ANSYS 为用户提供专门进行程序界面设计的语言,允许用户改变ANSYS 的图形界面(GU I 中的一些组项,提供了一种允许用户灵活使用、组织设计ANSYS 图形界面的强有力工具。

U IDL 控制文件由一个控制文件头和几个构造块组成,一个构造块对应着GU I 的一个元件,每个构造块是一系列的U IDL 命令,构造块分为菜单块和功能块两个类型,控制文件结构如图1所示[1]。

致 谢本文是在导师□□教授的悉心指导和亲切关怀下完成的。

论文从选题、论证、设计到最后毕业论文的撰写无不渗透着导师的心血。

导师严谨求实的治学态度、一丝不苟的工作作风、渊博的专业知识、敏锐的洞察力以及对专业孜孜不倦的追求精神，给我深深的教益和启迪，是我今后工作和学习的楷模。

所以我首先要感谢的就是我的恩师！研究生期间，本人阅读了大量的先期工作者的研究成果，他们的细致的研究、严谨的工作态度让我受益匪浅，同时我的同学也给予我生活上和学术上的帮助，我们互相探讨，共同进步。

本文也有他们的一份汗水，在此我表示衷心的感谢。

最后要感谢我的父母和妻子，他们在物质和精神上给我的极大支持和帮助。

在读研究生期间，父母承担家务劳动，妻子负责教育孩子，这给了我足够的时间进行学习研究，解除后顾之忧。

同时他们还在精神上支持我，鼓励我，使我能克服所有困难并顺利完成学业，在此向他们表示由衷的感谢!摘 要带式输送机是最重要的散料输送设备之一，滚筒是其主要承载部件，所承受的载荷比较复杂。

本文首先运用ANSYS对输送机滚筒建模，然后对其进行静力学分析。

在静力学分析的时候考虑到了胀套装配预紧力的作用，利用ANSYS的接触非线性模拟胀套与滚筒轴和辐板间的配合关系，使得滚筒有限元模型能够真实、准确的模拟滚筒的真实受力，为计算结果的可靠性提供保证。

在对滚筒进行静力学计算的基础之上，运用ANSYS操作环境，通过VB语言开发了输送机滚筒的通用计算软件。

通过该软件，设计人员不需掌握ANSYS的复杂操作，只需在界面上输入计算的参数就可以进行滚筒的有限元计算。

ANSYS二次开发的滚筒参数化设计程序大大简化了用户的操作，避免了在参数变化时重复建模的劳动。

为不熟悉ANSYS的技术人员提供了滚筒刚度和强度有限元分析，使工作效率大大提高，具有很大的实用价值。

关键词：滚筒；有限元；ANSYS；VB；二次开发AbstractThe belt conveyor is one of the most important translation equipment which can carry categories of materials. The pulleys of belt conveyor which absorbing load complicated are the key driving parts in belt conveyor. First of all，a static analysis has been carried on the drum by finite element analysis software ANSYS in this paper The assembly RCLS has been considered. The contact elements were between hubs and axis and hubs or between axis and inside stress which was cause by the contacts cones of RCLS which has been used to imitate, or cones of RCLS between outside and outside , and between inside and outside of RCLS and so on. The model of finite element can ensure the simulation pulleys force truly and accurately. This paper has developed parameterized of this two drum FEA software using modeling and analysis method, with VB from ANSYS on that basic. The user only has to select the analysis of drum, and input the parameters of construction, load、material and grid according to the drum in the software interface. The program computation will be carried out quickly The secondary development of the drum ANSYS Parametric program with VB language, simplifying the user's operation, avoids changes in the parameters, and repeats of the modeling process; even for those who is not familiar with the ANSYS technical staff can also pulley stiffness and strength analysis. It has improved working efficiency greatly and has some practical valueKey Words：Pulley；Finite Element；ANSYS；VB；Secondary Development目 录摘要Abstract1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 带式输送机滚筒的研究现状 (1)1.3 问题的提出 (2)1.4 论文主要内容 (3)2 滚筒的受力分析 (4)2.1 带式输送机滚筒简介 (4)2.2 带式输送机滚筒工作原理及其受力分析 (8)2.2.1 滚筒摩擦传动原理 (8)2.2.2 滚筒的受力分析 (9)2.3 结论 (12)3.皮带输送机滚筒的有限元分析 (13)3.1滚筒有限元模型的建立 (13)3.1.1 模型几何结构的简化 (14)3.1.2 网格的划分 (14)3.1.3 载荷的简化和模拟 (15)3.1.4 约束的模拟 (15)3.1.5 滚筒有限元模型的建模过程综述 (16)3.2 带式输送机滚筒有限元实例分析 (17)3.2.1 输送机传动滚筒的有限元分析 (17)3.3 滚筒载荷的简化和模拟 (20)3.4 滚筒过盈连结时的装配预应力分析 (21)3.5 Z9胀套联接 (30)3.5.1 仅考虑预紧力 (30)3.5.2 预紧力和工作载荷共同作用 (32)3.6 结论 (34)4 带式输送机滚筒参数化有限元分析软件的开发 (36)4.1 带式输送机滚筒通用计算程序内核的开发 (37)4.1.1 APDL代码程序 (37)4.1.2 VB调用方法 (50)4.2滚筒参数优化软件运行实例 (51)4.2.1 程序界面及使用方法 (51)4.2.2 皮带输送机滚筒参数优化元件运行实例 (54)4.3 结论 (60)结论 (61)参考文献 (62)作者简历 (64)学位论文数据集 (66)1 绪论1.1 引言带式输送机作为一种通用型系列产品，可应用于多种工程领域。

通用流体软件的二次开发——让CAE技术不再高冷众所周知，有限元分析技术是一种利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。

上到航空航天、下到水文地理、大到国防军工、小到生活日用，很多行业都能用到有限元分析方法。

有限元分析也是流体中常用的分析方法。

现在市面上有很多功能强大的流体分析软件，业内对其也有着很高的认可。

既然如此，为什么还需要对他进行二次开发呢？其中的原因有很多，但是最主要的原因是有限元分析本身就是一门门槛很高的科学，想要掌握并灵活的使用它解决实际问题需要经过很艰苦的学习过程。

此外，市面上通用的流体分析软件功能虽然强大，但是每个行业所需要解决的问题都不一样，这就需要技术人员对自己领域的问题有清晰的认识，准确合理的利用流体分析软件中的功能。

面对这两个难题，很多企业对有限元分析技术都只能是望而兴叹。

而通用流体软件的二次开发就是为用户解决这两个问题，让原本高深莫测的有限元分析能够应用到更多的领域和企业。

那么流体软件的二次开发又是怎么解决上述的这些问题呢？我们知道，有限元分析的一般步骤是网格划分、设置参数、求解分析和结果处理。

下面就结合一款数字泵平台软件依次回答。

网格划分网格划分是问题解决的第一步，这一步是为了把研究的对象划分为细小的单元也就是所谓的“网格离散化”。

网格建的好坏直接决定了求解的精度和难度，简单地说，网格粗糙则计算精度差，网格过于精细则求解时间长。

为了解决这一问题，数字泵平台中提供了针对叶轮和蜗壳的快速网格划分功能，用户只需在界面输入几个参数，就能得到高质量的网格。

计算生成网格会直接显示在界面上，用户可以旋转、放大，观察到网格的每一个部分，如果对网格不满意，可以重新调整参数直到生成符合自己需要的网格为止。

上图即为数字泵平台生成的叶轮网格。

与传统的网格划分方式相比，经过二次开发的平台减少了操作步骤的同时也避免了手动划分网格容易出错的问题。

参数设置参数设置即为研究的对象设定参数值，其中包括密度、温度、压力等常见的参数，也包括一些求解控制值。

ANSYS 二次开发教程（以复合材料失效准则为例）（原创不易，盗版必究）目录第一部分 ANSYS15.0+Win7 64 位安装及 UPFs 二次开发环境设置 (2)1软件的安装 (2)2环境变量的设置 (2)3修改ANSCUST.BAT 文件 (3)4替换cvtres.exe文件 (4)5编译连接过程 (4)第二部分 userfc 子程序编制 (5)第三部分复合材料受力破坏APDL 算例（板壳模型） (6)第四部分复合材料另一个算例（实体模型） (8)附件1 算例1apdl命令流 (10)附件2 算例2apdl命令流 (12)附件3 子程序源代码 (19)第一部分 ANSYS15.0+Win7 64 位安装及 UPFs 二次开发环境设置本文给出64 位Win7 系统下ANSYS15.0 软件UPFs 二次开发环境设置方法。

本文所提供的方法仅用于个人研究学习，商业用途请购买正版软件，并按照软件商提供的方法操作。

为保证UPFs 二次开发环境的成功设置，请严格按照本文所述方法操作。

执行本文操作前，为了保证系统环境变量的清洁，系统最好是全新安装的Win7 64 位系统。

本文用到的软件为：（1）64 位ANSYS 15.0；（2）Visual Studio 2010；（3）Intel Fortran Composer XE 2013 SP1。

1软件的安装1.1ANSYS 15.0 的安装本文建议将ANSYS 15.0 安装在D 盘。

安装方法如下：Step 1 If you have installed an earlier version of ANSYS, please make sure to uninstall it, the ANSYS License Manager in especial (This can be done by deletingthe "\ANSYS Inc\Shared Files" folder, if it can not be deleted, then end the related processes in the task manager and try again!).Step 2 Install only ANSYS products on disk D, do not install ANSYS License Manager. When ask for Hostname 1, just select Skip this configuration!Step 3 After installation, Put ansyslmd.ini and license.dat into the following directory: D:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing\ Modify the second line of the ansyslmd.ini into the followingline: LICKEYFIL=D:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing\license.dat1.2Visual Studio 2010 的安装安装在C 盘，默认安装设置。

ansys二次开发教程+实例第3章 ANSYS基于VC++的二次开发与相互作用分析在ANSYS中的实现概述ANSYS是一套功能十分强大的有限元分析软件，能实现多场及多场耦合分析；是实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件；支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容，强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行。

该软件具有如下特点：(1) 完备的前处理功能ANSYS不仅提供了强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构造数学模型，而且还专门设有用户所熟悉的一些大型通用有限元软件的数据接口（如MSC／NSSTRAN，ALGOR，ABAQUS等），并允许从这些程序中读取有限元模型数据，甚至材料特性和边界条件，完成ANSYS 中的初步建模工作。

此外，ANSYS还具有近200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。

(2) 强大的求解器ANSYS提供了对各种物理场量的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流体、声学等为一体的有限元软件。

除了常规的线性、非线性结构静力、动力分析外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。

提供的多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。

(3) 方便的后处理器ANSYS的后处理分为通用后处理模块（POST1）和时间历程后处理模块（POST26）两部分。

后处理结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。

(4) 多种实用的二次开发工具ANSYS除了具有较为完善的分析功能外，同时还为用户进行二次开发提供了多种实用工具。

如宏（Marco）、参数设计语言（APDL）、用户界面设计语言（UIDL）及用户编程特性（UPFs），其中APDL（ANSYS Parametric Design Language）是一种非常类似于Fortran77的参数化设计解释性语言，其核心内容为宏、参数、循环命令和条件语句，可以通过建立参数化模型来自动完成一些通用性强的任务；UIDL（User Interface Design Language）是ANSYS为用户提供专门进行程序界面设计的语言，允许用户改变ANSYS的图形用户界面(GUI)中的一些组项，提供了一种允许用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS图形用户界面的强有力工具；UPFs(User Programmable Features)提供了一套Fortran77函数和例程以扩展或修改程序的功能，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系，用户不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的任何组织形式（如可以定义一种新的材料，一个新的单元或者给出一种新的屈服准则），而且还可以编写自己的优化算法，通过将整个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现。

第9章 ABAQUS二次开发基础知识要点：;ABAQUS二次开发概述;ABAQUS用户子程序接口;ABAQUS用户子程序介绍;应用举例本章导读：本章主要介绍了大型有限元软件ABAQUS二次开发的基本情况，主要包括：ABAQUS二次开发概述、ABAQUS用户子程序接口、ABAQUS用户子程序介绍等，最后给出两个算例，介绍采用ABAQUS进行二次开发以及建立ABAQUS主程序与用户子程序之间口的基本过程。

9.1 ABAQUS二次开发概述随着计算技术和计算机的快速发展，有限元软件的发展速度迅速，功能日渐强大。

目前国际上被广泛采用的通用有限元软件有 ANSYS、MSC、ABAQUS 等。

利用商业软件进行计算现在已是科学研究中的一项重要手段。

由于工程问题的千差万别，不同的用户有不同的专业背景和发展方向，通用软件不免在具体的专业方面有所欠缺，针对这些不足，大部分的通用软件都提供了二次开发功能，以帮助用户减少重复性的编程工作、提高开发起点、缩短研发周期、降低开发成本，并能简化后期维护工作，给用户带来很多方便。

基于通用软件平台进行开发，是目前研究的一个重要发展方向。

ABAQUS 也提供了若干用户子程序（User Subroutines）接口，它是一个功能非常强大且适用的分析工具，与命令行的程序格式相比，用户子程序的限制少得多，从而使用更加灵活方便。

ABAQUS不仅提供标准的有限元分析程序，而且具有良好的开放性，可利用它提供的用户子程序接口生成非标准的分析程序来满足用户的需要，在实际工程中得到广泛应用。

ABAQUS 允许用户通过子程序以代码的形式来扩展主程序的功能，并给用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口和应用程序接口（Utility Routine），ABAQUS共有42个用户子程序接口，15个应用程序接口，用户可以定义包括边界条件、荷载条件、接触条件、材料特性以及利用用户子程序和其它应用软件进行数值交换等等。