workbench仿真导航模板开发

1 前言

ANSYS Workbench作为一款通用的仿真软件受到了结构设计人员的青睐，但是缺乏相应的行业专业性。不同行业需要解决的技术问题不同，所以需要使用行业相关的仿真功能模型。调查表明，仿真软件提供的标准功能里仅有20%的功能是客户需要的，而剩下的80%标准功能使用较少。为了解决行业化定制功能的诉求同时创造更多的商业价值，需要进行仿真二次开发，如开发仿真模板等。

2 workbench二次开发简介

2.1 workbench二次开发方向

目前ANSYS Workbench主要有以下几个二次开发发展方向:

1. 添加新的功能：用户利用API开发定义自己的功能和操作。例如添加自定义模块、新的求解器及自定义的前后处理功能。
2. 仿真流程集成：为了将外部知识、多个仿真软件、流程、标准规范进行集成，开发与不同软件的接口程序，形成一个新的通用仿真平台。
3. 仿真模板开发：将长期仿真积累的仿真过程和仿真参数信息进行开发和封装，实现自动化仿真。

2.2 workbench二次开发技术

ANSYS在全球工程仿真领域处于领先地位，集热、电、磁、流体和结构等仿真组件于一体。ANSYS提供了完备的API接口，方便用户在已有标准功能的基础上进行二次开发。常用的二次开发技术有下面几种：
(1) 基于Workbench框架的应用整合

ANSYS Workbench框架中集成的多物理组件应用程序，涵盖了仿真过程的各个阶段，包括仿真分析过程、数据共享传递、设计探索优化和工程管理。框架中集成的应用程序有独立UI及应用窗口，如SpaceClaim、Mechanical、CFX、Fluent、CFD-Post等。应用框架是完全脚本化(Python)、参数化的，可以通过脚本驱动Workbench组件应用程序来实现二次开发。
(2) 基于Journal脚本的封装
ANSYS部分产品除了可以在Workbench平台上调用，也能以单机模式（Standalone）打开，如Space Claim、Mechanical APDL、Fluent（Meshing + Solver）、CFD-Post、EnSight等；上述软件支持Journal脚本，且有的提供脚本的录制功能，用户可以录制仿真过程中的操作脚本，然后通过用户界面开发实现用户与脚本交互，最后通过Batch（批处理）命令调用脚本来实现仿真自动化。

(3) ANSYS ACT开发

ANSYS Customization Toolkit简称ACT，是ANSYS提供的二次开发平台。借助ACT，我们可以创建一系列应用，来实现日常工作流程的自动化、专业流程定制化、特定业务应用程序开发以及 ANSYS 产品线中第三方工具和数据的集成。
ACT 使用易学而又强大的 XML和IronPython编程语言，甚至支持非专家用户为其高级工作流程创建自定义应用，不需要数周或数月，而只需数天。与典型的软件编程不同，ACT 无需任何商用集成开发环境（IDE）。相反，ANSYS 会提供一个简单而直观的开发环境，其涵盖引导我们完成整个流程的完整文档、模板和预定义应用程序。其中XML用于构建界面和存储数据，Python用于实现底层的业务流程。基于ACT技术在Workbench二次开发，可以实现扩展用户自己的功能模块、针对某个行业的特定装备定制仿真流程、集成第三方工具的数据形成集成环境及基于固定的仿真过程开发仿真模板。
(4) ANSYS SDK开发
Software Development kit简称SDK，ANSYS SDK提供了用于在Workbench中进行各种操作的API接口和操作图形界面的方法。可以通过引用相关的程序集，调用对应的方法就可以实现对Workbench的二次开发。目前，对于ANSYS SDK的开发研究主要集中在仿真流程集成和仿真模板开发等方面。

3 workbench仿真导航模板开发示例

前面对workbench二次开发的方向进行了说明，下面小编以靶板强度校核开发的仿真导航模板为例，详细说明下仿真导航模板开发的应用场景及应用效果进行详细说明。图中右侧部分的内容为面向靶板强度校核开发的仿真导航模板，该模板添加了中文的导航工具栏，为实现特定装备的仿真降低了门槛，实现了仿真导航的模板化。

3.1 仿真导航模板的应用场景

使用仿真导航模板可以有效的简化仿真的流程，极大的提高仿真的效率。一般来讲不会单独使用，需要和其他的三位建模软件一起配合使用。如使用pre/ug三维建模软件进行参数化建模后，将模型导入到仿真终端也就是workbench中按照仿真导航模板的简单操作实现特定装备的快速结构仿真，最终生成仿真报告，这种业务实现形式对于特定装备的某些关键结构尺寸参数的性能调优有着很好的应用效果。

3.2 仿真导航模板的实现效果

以靶机的仿真为例说明仿真导航模板的应用效果。
1、参数化模型的产生：对proe三维建模软件进行二次开发，生成具有特定结构参数的cad模型。
2、仿真模型导入：进入workbench仿真终端，在导航模板中点击导入模型，选择模型导入。
3、划分网格：用户在导航模板面板设置网格大小，点击划分网格完成网格的划分。
4、材料设置：对于零件个数众多，且每个零件材料都不尽相同的装备来讲，这个操作提高效率明显，用户只需选择材料库（从物料库导出的每个模型的不同材料），然后单击材料设置就可以完成为不同零件设置对应的材料。
5、添加约束、载荷及后处理:用户根据导航模板提示完成对应仿真信息的添加。
6、启动仿真：用户单击对应按钮，进行求解计算。
7、强度校核：导航模板中内置了强度校核公式，可以根据公式自动校核。
8、仿真结果提取：提取仿真数据中的结果数据如云图、最大变形、及模态分析的振型等信息。
9、仿真报告生成：仿真导航模板内置仿真报告生成程序，可以根据提取的仿真结果自动生成仿真报告。
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