基于VC＋＋和ANSYS的L型门机参数化有限元分析系统

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近年来，随着现代化规模的扩大和自动化程度的不断提高以及计算机软硬件技术的发展，有限元分析技术越来越多的应用于 门式起重机的分析计算和设计中。现在普遍采用基于有限元分析软件为平台，用有限元法做为计算手段。但其建模过程中操作步骤过于繁琐，所花时间过多，进而影响设计效率。其次有限元软件的通用性和友好度虽然不断提高，但对设计工作人员要求较高。用户必须具有-定的有限元理论知识和对软件掌握到-定程度之后，才能够比较好的运用通用有限元软件。针对这些问题，为了进-步提高产品的分析速度及准确性，缩短研发周期，我们在现有的L型 门式起重机有限元分析技术基础上开发了-套基于VC和ANSYS平台的L型门式起重机门架参数化有限元分析系统。该系统运用大型有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL对L型门式起重机门架进行参数化建模，用面向对象的编程语言VC来编制图形用户界面，并调用VC接口拈嵌套VC与APDL命令流。此系统避免了大量的重复工作，易于实际操作，产品的建模、划分网格、施加载荷、求解以及后处理等过程可以根据输入的参数 自动完成，并且分析速度快，不容易出错。整个过程操作起来方便、快捷、高效，大大减少了设计人员的工作量，提高了L型门式起重机的分析效率和设计速度。

1 参数化有限元分析系统总体设计及其实现方法1.1系统设计目标及流程VC是-种具有强大功能并且比较容易实现的面向对象的可视化编程语言。设计人员通过使用其简洁方便的编程界面以及集成的多种常用工具箱就可以高效地开发应用程序 。ANSYS参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric DesignLanguage)是-种用来完成有限元常规分析操作或通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言，它用智能化分析的手段，为用户提供了自动完成有限元分析过程的功能 。运用VC与ANSYS的接口技术和对APDL语言封装的功能进行参数化设计，在VC中将ANSYS软件作为子程序调用，利用ANSYS的结构分析功能以及算法来实现结构的参数化设计。

工程技术人员只需在L型门式起重机门架的分析过程中在相应的拈输入相应的参数，就可以进行三维模型的建立、划分网格、施加载荷、计算及查看结果等操作。VC把ANSYS的重要计算内容收稿日期：2012-12-24作者简介：李悦 (1988-)，男，湖北十堰人，在读硕士生，研究方向为cAD/cA AM技术。

第35卷 第5期 2013-05(上) [113]务I 匐 似封装在编程软件的后台，这就保证了计算和分析的可信性。该系统的可移植性也比较好，尤其是不受具体硬件的约束，只要是安装了ANSYS和VC6.0软件的计算机都能使用本系统，确保了程序使用的普遍性。系统的程序运行流程如图1所示。

图1 系统结构流程图由图1.-f以看出工程技术人员首先进入ANSYS与VC交互的图形用户界面，然后点击操作按钮在弹出的对话框中输入相应的参数，通过VC和APDL命令流的嵌套生成相对应的宏文件，并最终形成批处理文件，利用VC和ANSYS的接口调用批处理文件进行计算，最后查看分析计算结果。

1.2系统实现方法该系统能够给工程技术人员更简便、更明了的展现VC软件调用ANSYS分析计算的过程。其中VC主要完成3个功能：实现友好的交互编程界面、向ANSYS命令窗口传递函数和调用封装在后台的APDL语言。为了建立高效的分析平台，需要通过VC封装的APDL宏文件来进行信息传递。

解决ANSYS和VC的接口问题是实现此系统的关键 。通过以下两种方法可以实现VC对ANSYS的自动调用口。

方法-：：：WinExec(E：ansysl0.0v100commonfilesTCLbinintelwish.exe-b-P ansys-product- feature -i input-file ～O output-file” ，SW- SHOWNORMAL)；方法二：//Test.cpp1141 第35卷 第5期 2013-05(上)衔nclude stdio.h”#include process.h”voidmain(int res；prinf(Solving”)；re ssY Ste rn(E：an SY S 1 0.0V 1 0O kcommonfilesTCLbinintelwish.exe-b-p ansysul- i test.txt-o test.out”)；printf Solution finished”)；)说明：input-file和text.txt为用APDL语言编写的ANSYS输入文件。ansys-product-feature和ansysul为ANSYS产品特征代码。需要注意的是，在VC中调用ANSYS时，需要加-条判断语句，以确定ANSYS已经执行完毕。判断方法很简单，只需要判断错误文件file.err是否可写，因为当ANSYS运行时，file.err是不可写的，只有当它运行完毕，此文件才可写I 。其中 E：ansys10.0kv 1 00commonfilesTCLbinintelwish.exe”为ANSYS程序安装 目录里面的执行文件，可根据实际安装情况更改。

参数 化设 计 的基本 思想 是生 成-个 包含ANSYS命令记录的宏文件，需要计算时，只要执行这个宏文件即可，需要修改时，只用修改宏文件里的相关参数，剩下的由计算机 自动完成。宏文件就是-系列ANSYS命令贮存在-个文本文件里，以 .mac”为后缀名，这样就可以使ANSYS在执行该宏时，能够识别宏，并且将其当作-个内部命令使用 。整个系统要能够成功的实现 ，关键在于宏文件是否能够正确的生成和导入。通过实现VC和APDL的嵌套来生成宏文件，然后在宏文件里传递ANSYS命令形成完整的命令流文件。例如定义划分网格命令的代码如下：FILE file；if(ffilefopen(”F：CraneCAEonmesh。

m ac”，”W”)!NULL)/创建宏文件fprintf(file，"AESIZE，ALL，%d、n"，esize)；/定义单元尺寸fp血tf(file，"AMESH，ALL'I)；/划分所有面)else