燕尾榫連接結構ANSYS工作平臺開發

吳艷華，郝艷華

（華僑大學機電及自動化學院，福建泉州362021）

1 引言

ANSYS有限元分析軟件憑借強大的前后處理和求解功能，在工程分析的各領域得到廣泛應用。但ANSYS軟件自身的建模系統功能較弱，一般采用外部軟件建模導入ANSYS軟件進行有限元分析，一旦生成圖形就不能進行大的尺寸修改。即所建立的模型只有1次使用效率，遇到類似圖形也必須重新建立模型。在ANSYS軟件中建立1類模型的參數化接口，可以實現參數的界面化載入，有效地減少了工程計算的工作量。

本文以ANSYS11.0軟件為開發平臺，結合VC++6.0及UIDL 2次開發語言，開發了專用于榫連接結構的有限元分析工作平臺。

2 ANSYS軟件的2次開發工作平臺

ANSYS軟件的2次開發工作平臺的建立，實質上是在該軟件的用戶界面中調用外部程序。VC++參數界面的調用是通過創建專用ANSYS軟件啟動路徑文件來實現的。

2.1 榫結構工作平臺簡介

榫連接結構工作平臺的目標是實現參數的窗口式導入、接觸分析及優化、優化參數下的接觸分析檢驗等。要實現這些功能添加只需在ANSYS軟件窗口界面中添加榫連接結構對應的菜單工具條即可。榫連接結構菜單功能控制文件的流程如圖1所示。

上述菜單Design System是添加到ANSYS軟件界面MainMenu下，包含Compressor和Tubine 2個子菜單，分別表示使用榫連接結構的2種機械:壓氣機和渦輪。本文主要對壓氣機中的2維榫連接結構進行開發。在最后的“功能項”中是各外部程序塊的調用按鈕。

2.2 創建啟動ANSYS軟件的路徑文件[1]

編寫ANSYS軟件路徑的目的是在該軟件啟動時的菜單環境中使用榫連接結構所需的專用環境。首先，創建用戶運行路徑，如：（E:UIDL）；其次，復制ANSYS軟件安裝目錄下的文件menulist110.ans、UIMENU.GRN、UIFUNC1.GRN、UIFUNC2.GRN、MECHTOOL.AUI到新建的用戶運行路徑下。最后，用UitraEdit方式修改menulist110.ans文件中各文件的路徑為新建的路徑即可。如：(X:······ANSYSIncv110ANSYSguien-usuidlUIMENU.GRN)修改為(E:UIDLUIMENU.GRN)。

完成上述步驟后，保存文件，自定義的ANSYS軟件運行路徑就生成了。

2.3 形成用戶菜單

上述路徑下運行的ANSYS軟件界面與系統環境下的界面相同，這是因為沒有加入用戶自定義的菜單結構塊和功能結構塊等內容。

結構塊部分是對ANSYS軟件圖形用戶界面各部分內容的具體定義。分為2類：1類是菜單結構塊，用于建立主菜單及各級子菜單；另1類是功能結構塊，用于建立主菜單或子菜單下的各功能菜單的命令，主要建立一些對話框、拾取框和隱含操作(如讀入文件等)[2－4]。

所有結構塊都必須有結構塊頭部、數據控制部分和結構塊尾部3部分。結構塊頭部的作用是定義該結構塊的名稱、位置以及功能描述。本文的界面需要編寫的有2部分，分別在控制文件UIMENU.GRN和UIFUNC2.GRN中完成。

2.3.1 菜單結構塊

在控制文件UIMENU.GRN中需要添加1個菜單結構塊，以實現在ANSYS軟件菜單上添加菜單項Design System。該菜單結構塊中描述了新添加的菜單的作用及內容：包含2個子菜單項-Compressor和Turbine，是子菜單的容器。

菜單結構塊的定義一般包含5條命令，即菜單結構塊的內部名、ANSYS軟件索引行、菜單結構塊的類型、菜單結構塊標題和結束命令。在菜單結構塊標題后可加入菜單結構塊要實現的內容。如圖2所示。

在建立用戶自定義的控制文件UIMENU.GRN時，必須注意以下3點[5]。

（1）菜單結構塊的定義必須在結束命令(:E END)或分隔符(!)之后，結構必須完整。

（2）菜單結構塊定義完成后，控制文件的修改并未完成，還需在“MenuRoot”后的菜單描述中加入該菜單結構塊的內部名。

（3）刪除該文件中“:X INDEX ADDED BY ANSYS”命令后的所有內容，以便在運行時，ANSYS軟件重新分配各菜單結構塊的索引值。

執行上述操作后，ANSYS軟件執行文件中的主菜單文件完成，在運行時，ANSYS軟件主菜單中將添加Design System菜單項。添加后的菜單如圖3所示。

2.3.2 功能結構塊

對子菜單的進一步定義在控制文件UIFUNC2.GRN中完成。子菜單中包含下1級子菜單和功能項菜單。功能結構塊的編寫規則與菜單結構塊的規則相似，實現的功能有Compressor、Turbine、Dovetail、2D、3D、Plan Contact Area、Contact Analysis、Check Analysis、Cylinder Contact Area、Cylinder ANSYS Analysis等10個。其含義如圖4所示。

功能結構塊的定義類似于菜單結構塊，也是由結構塊的內部名、ANSYS軟件索引行、結構塊類型、結構塊標題和結束命令組成。

功能結構塊在定義時，只需完成相應功能即可。不需要對UIFUNC.GRN文件的其它部分進行修改。

2.3.3 榫連接結構的工作平臺

完成上述工作后，榫連接結構接觸分析工作平臺基本建成。運行工作平臺的方法不同于傳統的ANSYS軟件，用戶要進入ANSYS product launcher窗口，選擇Work directory為用戶創建的目錄(注意必須是ANSYS 110.ans文件所在目錄)，然后運行，此時ANSYS軟件ANSYS軟件界面才是用戶創建的界面。榫連接結構工作平臺界面如圖5所示。

以Plan Contact Area功能菜單為例，在點擊該項時，ANSYS軟件界面將調用外部程序VC++參數化模型程序，其

界面如圖6所示。

3 結束語

榫連接結構工作平臺實現了圓弧形和圓柱形榫結構的參數化、接觸分析、校驗分析等功能。適用所有同類型不同尺寸的榫結構的分析，簡化了用戶對榫連接結構分析的建模過程（直接輸入參數即可）,在很大程度上縮短了工程人員在分析過程中的時間消耗。

[1] 段志東，張克華.ANSYS圖形用戶界面二次開發[J].蘭州鐵道學院學報，2002（2）：44-46.

[2] 劉曜，王高平.UIDL語言在ANSYS參數化建模中的應用[J].機電產品開發與創新，2008（1）.

[3] 吳鵬，曾紅，韓邁.基于ANSYS的二次開發技術的實現方法[J].遼寧工學院學報，2004(10).

[4] 程進，江見鯨，肖汝誠，等.基于ANSYS的程序界面設計及應用[J].四川建筑科學研究，2002（6）.

[5] 美國ANSYS公司.UIDL使用指南[Z].U.S.A:ANSYS INC，2001.