Tcl/Tk与APDL联合编程实现ANSYS的二次开发

ANSYS的二次开发语言有四种，分别是APDL、UPFs、UIDL及Tcl/Tk，其中后面两个用于ANSYS交互界面开发。APDL（ANSYS Parametric Design Language）大家都熟悉，ANSYS参数化设计语言，及俗称的命令流。它由类似于FORTRAN的语言部分和1000多条ANSYS命令组成。

APDL是一种解释性文本语言，有顺序、选择、循环及宏等结构。利用APDL将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的用户程序，从而实现有限元分析的全过程，即建立参数化的实体模型、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化的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的后处理。

UPFs（User Programmable Features），即用户可编程特性，它是源代码层次的ANSYS二次开发，用户可以根据需要利用UPFs重新编译连接生成用户定制版本的ANSYS软件，例如创建新单元、定义新的材料属性、定义用户失效准则等等。

UIDL是ANSYS用户界面设计语言(UserInterfaceDesignLanguage)的简写，允许用户改变ANSYS的图形界面中的一些组项，提供了一种允许用户灵活使用组织设计ANSYS的强有力工具，不过功能有限。

Tcl称为“工具命令语言”"Tool Command Language"，是一种脚本语言。Tk则是基于Tcl的图形界面开发工具箱，与UIDL相比，更能够触及深层，因此更加灵活，开发的界面受限更少。

采用Tcl/Tk与APDL联合编程能够通过界面实现参数化设计过程，非常直观。Tcl/Tk与APDL的通信主要依靠三个ANSYS API函数实现，分别是：

ans_sendcommand：向ANSYS传递APDL命令；

ans_getvalue：从ANSYS数据库中获取变量；

ans_getvector：从ANSYS数据库中获取向量。

举几个简单的例子如下：

ans_sendcommand “$set,ansVar,$tkVar”

将变量tkVar的值传递给ans_Var

set tkVar [ans_getvalue PARM,ansVar,Value]

获取ANSYS中的变量ansVar，赋值给tkVar

set tkArray [ans_vector ansArray]

获取ANSYS中的数组ansArray

下面将编写一个实际的例子，Tcl脚本creatplane.tcl代码如下：

代码1

代码2

代码3

代码4

Tcl/Tk主要用于设计界面，APDL用于实际建模和分析，脚本文件写完之后，可以在ANSYS中通过命令行运行，运行方式有三种，分别如下：

~tcl,’source creatplane.tcl’

~tk,’source creatplane.tcl’

~eui,’source creatplane.tcl’

注意需要将脚本文件放在ANSYS的工作目录下，最终得到以下开发的窗口：

图1

在对话框中输入参数即可自动进行建模和计算，得到的模型如下所示：

图2

计算后的结果为：

图3

简单总结以下，Tcl/Tk在用于图形化界面开发的时候比较好用，界面开发较为灵活，除了上面的这种简单界面的开发，也能够开发比较系统全面的界面，结合Tcl语言本身就能够完成很多的工作，对于参数化过程非常方便。