基于VB的Ansys Ls/Dyn軟件二次開發(fā)在汽車板材切割中的應用

趙志剛 李東方 羅方贊

摘要：本文通過VB編寫程序，應用APDL開發(fā)工具，二次開發(fā)汽車板材切割批量求解平臺。這種方法使得工作不再重復，分析效率提升， 提供了汽車板材切割儀圓盤剪切依據(jù)，實用價值很高。

Abstract： This article uses VB to write a program， applies APDL development tools， and secondly develops a vehicle plate cutting batch solution platform. This method makes the work no longer repeated， and the analysis efficiency is improved， and the disc cutting basis of the automobile sheet cutter is provided， and the practical value is high.

關鍵詞：二次開發(fā);Ansys Ls/Dyn;應用

Key words： secondary development;Ansys Ls/Dyn;application

中圖分類號：TP311.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）30-0223-02

0 ?引言

汽車板材剪切是一個包括幾何非線性、材料非線性、邊界非線性等問題的復雜力學過程。Ansys Ls/Dyna軟件[1]是一個功能強大的有限元通用顯示動力分析軟件，具有強大的前處理、求解及后處理功能。Ansys Ls/Dyna軟件的ADPL[1]（AnsysParameter Design Language）工具可完成一些通用性強的任務，不僅是優(yōu)化設計和自適應網(wǎng)格劃分等ANSYS經(jīng)典特性的實現(xiàn)基礎，也為任務的分析提供了便利。然而，實際分析不同剪切工藝參數(shù)的圓盤剪剪切模型過程中，需多次重復地建模、提交邊界條件及載荷，才可完成求解。正因為模型建立、求解及后處理均較復雜，若單純使用APDL就顯得繁瑣且不易可視化的缺點。通常而言，二次開發(fā)工具一般有：Delphi、Visual C++ 6.0、Visual Basic 6.0、VBA等。相比較而言，VB編程語言具有不可替代的簡單易用性和真正的“所見即所得”特性為廣大工程設計人員所接受[6]。眾所周知，VB 6.0作為一款可視化編程軟件，它能提供多數(shù)據(jù)類型，完成復雜數(shù)據(jù)運算;并擁有強大的數(shù)據(jù)庫，支持跨平臺、多語言開發(fā)。

1 ?基于VB的Dyna工具二次開發(fā)

開發(fā)專用設置界面，自動生成關鍵文件，并后臺調(diào)用Ansys Ls/Dyna完成計算。為剪切力分析任務量身定做了本二次開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)模型快速建立、結果顯示，提供與求解器接口，自動生成剪切力曲線，滿足工程設計人員對結果數(shù)據(jù)處理的各項需求。

1.1 數(shù)據(jù)傳遞

建模必需的基本參數(shù)和由VB產(chǎn)生的中間或結果是參數(shù)據(jù)在VB 6.0與ADyna之間的傳遞的兩種方式。

1.1.1 正向傳遞

數(shù)據(jù)由VB 6.0傳向Ansys Ls/Dyna，在VB 6.0中使用APDL命令，解決接口問題參數(shù)。期中“AnsysPath”為D：＼Program Files＼Ansys Inc＼v100＼ANSYS＼bin＼intel，即Ansys100.exe的安裝目錄;“ane3flds”為Ansys Ls/Dyna的產(chǎn)品特征碼;“-i”標識后面的文件為輸入文件，“-o”標識后面的文件為輸出文件，其中“Ansys_APDLPath”為輸入輸出文件所在路徑，“.mac”格式文件為VB 6.0編寫的APDL參數(shù)化建模命令的ASCII文件;“vbNormalFocus”為VB 6.0窗體顯示控制參數(shù)。

1.1.2 反向傳遞

文獻[2]中使用Timer控件的方式來判斷Ansys Ls/Dyna計算結束，但該方式不適合復雜問題。這是因為該方式無法準確跟進Ansys Ls/Dyna后臺進程狀態(tài)。

Call WaitForSingleObject（ ）函數(shù)在本平臺中的應用代碼如下：

Dim pHnd001 As Long '聲明pHnd001變量存儲Process Handle

Dim pId001 As Long ?'聲明pId001變量存儲Process ID

pHnd001=OpenProcess（SYNCHRONIZE，0，pId001） '取得Process Handle值

If pHnd001< >0 Then

Call WaitForSingleObject（pHnd001， INFINITE） '無限等待，直到求解結束

Call CloseHandle（pHnd001）

End If

1.2 平臺功能說明

①研究者可根據(jù)實際工況，輸入特定剪切工藝參數(shù)，包括帶材厚度h、剪刃側向間隙δ1、剪刃重疊量δ2、單邊剪切量ΔB等;②研究者可輸入帶材，壓輥、托輥，上、下剪刃的材料特性，包括帶材材料的彈性模量、泊松比、密度、屈服極限、線彈性模量等;壓輥、托輥、上、下剪刃的材料的彈性模量、泊松比、密度。

2 ?開發(fā)后平臺的應用

本二次開發(fā)主菜單采用樹狀導航菜單，用以顯示“剪切參數(shù)設定”、“VB調(diào)用ANSYS Ls/Dyna”、“三維模型查看”、“VB調(diào)用Ls Prepost”、“VB繪制曲線”、“系統(tǒng)管理”及“幫助”7個一級菜單。各一級菜單下的二級菜單，如圖1所示。

2.1 多批次運算平臺操作介紹

本節(jié)前文中，主要介紹單因素條件下平臺的操作與使用。但，分析問題全面性與復雜性決定了，針對圓盤剪剪切力的研究，必須要計算不同剪切參數(shù)下的模型。那么，本小節(jié)就來介紹批量運算下平臺的使用。

本小節(jié)選取剪切模型的主要幾何參數(shù)為，帶材寬度為450mm，帶材厚度為6mm，帶材長度為100mm，單邊剪切量為4mm，剪刃重疊量為0mm。將剪刃側向間隙作為批量處理（Batch模式）的變化參數(shù)，如圖2a）所示。程序將順序批量計算剪刃重疊量為0.3mm、0.5mm、0.8mm和1.2mm的剪切模型，并將上述模型剪切力結果存儲在對應文件中。調(diào)取如圖1所示的“VB程序法繪制曲線（Batch）”繪圖對話框，最終繪制出多條剪切力曲線，如圖2b）所示。顯而易見，其他參數(shù)不變條件下，剪刃側向間隙在0.3～1.2mm時，剪切力分布趨勢近似一致。

2.2 二次開發(fā)平臺的輔助功能

如圖3所示，本二次開發(fā)平臺，允許研究者擁有“系統(tǒng)管理”的權限。但是，為了整個平臺和數(shù)據(jù)的安全，目前只對本平臺的開發(fā)者進行開放。其他研究者可有條件選擇使用這部分功能。另外，通過“幫助”中的相關信息，可以了解更多關于平臺使用過程中的信息，同時，可通過如圖4所示的聯(lián)系方式，向平臺開發(fā)者提出建議或意見，以方便其他研究者與平臺開發(fā)者相互交流，促進技術進步。

3 ?結論

本文中通過對Ansys Ls的APDL工具二次開發(fā)，使得在汽車板材圓盤剪剪切力數(shù)值分析上瑣碎而可視性低的缺點得以改進。嵌入Ansys Ls的APDL工具與VB 6.0軟件的多向功能，使得人機交互式平臺得以實現(xiàn)，簡潔了操作過程，提升了數(shù)值分析效率。其他非專業(yè)人士，亦可通過幾個主要參數(shù)的控制讀出可靠且正確的結果，供此類研究人員對Ansys Ls/Dyna軟件的深度開發(fā)與應用。

參考文獻：

[1]李英杰，劉衛(wèi)國，于濤，王嬌，馮擎峰.利用APDL的大型起重機關鍵結構件有限元分析[J].現(xiàn)代制造工程：2014（7）：1-6.

[2]彭公孚，席長友.基于VB控件開發(fā)的ANSYS程序調(diào)用方法[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2004，28（1）：148-150.

[3]孫秀梅，鞏建華，等編著. Visual Basic開發(fā)實戰(zhàn)1200例（第Ⅰ卷）[M].北京：清華大學出版社，2011年1月（2014.10重印）.

[4]李東方，巫少龍，劉文軍.基于ANSYS/LS-DYNA的圓盤剪剪切力數(shù)值分析[J].塑性工程學報，2016，04 （2）.