【转载】ANSYS的APDL与C语言混合编程（实例）

原文地址：http://www.cnblogs.com/lyq105/archive/2010/05/04/1727557.html

本文讨论的不是利用C语言为ANSYS写扩展（或者说是用户子程序），而是讨论结合APDL对ANSYS的现有的计算程序进行复用，例如对ANSYS强大的前后处理程序，包括网格剖分，计算结果显示等，或者利用有限元计算部分的模块，使用ANSYS方便的边界条件加载，方程组求解等。

0. 为什么进行混合编程

既然ANSYS已经提供了APDL这么强大的编程语言，为什么还要用C语言来与APDL混合编程呢？下面的几个原因，首先是前处理建模的要求，APDL并不能应对实际中非常复杂的模型的构建，本文的出发点之一就是复合材料分析中的几何模型构建问题，由于材料中的增强体为随机的颗粒，每一次模拟中，颗粒都是随机生成的，使用APDL并不方便；其次就是利用ANSYS的计算资源的考虑，比如上述问题，就可以利用C语言来生成模型的数据，利用APDL来构建几何模型，以及剖分有限元网格，用于自己的计算程序；还有在一些问题中，其边界条件，载荷等也是通过程序算出来的话，也可以通过混合编程对问题求解；另外，可以发挥C语言的优势，比如说计算效率，现有的库等，总而言之，混合编程能更充分利用ANSYS的计算程序以及C语言的优势，并且可以实现计算机上的自动化计算。

1. 混合编程的原理

ANSYS与C语言混合编程的原理很简单，实际上就是用C语言生成ANSYS的apdl命令流文件，然后通过命令行调用ANSYS进行计算。这个过程同样可以使用其他的编程语言（比如FORTRAN，Python等）来进行，可以发挥各种语言的优势以及对现有的程序库的使用。

2. 如何使用C语言的实现

知道了混合编程的原理，那么就很简单了，其过程无非就是利用C语言打开一个文件，写入命令流，关闭文件，调用ANSYS进行计算。

文件操作需要使用的函数有

 1 fp=fopen("mac.inp","w");                      //打开文件
 2 fprintf(fp, "APDL_Commands,%f\n",SomeData);   //写入文件
 3 fclose(fp);                                   //关闭文件

调用ANSYS的命令行计算则使用

system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log");

3. 实例

下面给几个APDL和C语言混合编程的实例

3.1  复合材料中的圆性颗粒网格剖分

图中的颗粒是C语言中随机生成的圆形，结果如图所示：

相应的生成上述网格的函数为

 1 /*调用ANSYS生成网格*/
 2 void GenMesh(struct circle0 *circle,double xmax,double xmin,double ymax,double ymin)
 3 {
 4
 5     FILE* ansysfile;
 6     ansysfile=fopen("temp.inp","w");
 7
 8     fprintf(ansysfile,"/CLEAR,NOSTART\n");
 9     fprintf(ansysfile,"/PREP7\n");
10
11     //创建基体
12     fprintf(ansysfile,"RECTNG,%f,%f,%f,%f,\n",xmin,xmax,ymin,ymax);
13
14     //创建颗粒
15     for (int i=0; i<N0; i++)
16     {
17         if (circle[i].r<0.00000001)
18         {
19             continue;
20         }
21         fprintf(ansysfile,"K,%d,%f,%f\n",i+1000,
22                 circle[i].centre_x,circle[i].centre_y);
23         fprintf(ansysfile,"CIRCLE,%d,%f\n",i+1000,circle[i].r);
24     }
25     fprintf(ansysfile,"ASBL,1,ALL\n");
26     fprintf(ansysfile,"AGLUE,All\n");
27
28     //创建单元类型
29     fprintf(ansysfile,"ET,1,PLANE42\n");
30     //创建材料
31     fprintf(ansysfile,"MP,DENS,1,0.1\n");//材料一
32     fprintf(ansysfile,"MP,DENS,2,10\n");//材料二
33     //为基体赋一号材料值
34     fprintf(ansysfile,"ASEL,S,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
35     fprintf(ansysfile,"AATT,1\n");
36
37     //为颗粒赋二号材料值
38     fprintf(ansysfile,"ASEL,ALL\n");
39     fprintf(ansysfile,"ASEL,U,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
40     fprintf(ansysfile,"AATT,2\n");
41     fprintf(ansysfile,"ALLSEL,ALL\n");
42
43     //生成网格
44     //网格尺寸
45     fprintf(ansysfile,"SMRT,3\n");
46     //fprintf(ansysfile,"AESIZE,ALL,0.6,\n");
47
48     fprintf(ansysfile,"MSHAPE,1,2D\n");
49     fprintf(ansysfile,"MSHKEY,0\n");
50     //开始划分网格
51     fprintf(ansysfile,"AMESH,ALL\n");
52
53     //输出网格
54 //  fprintf(ansysfile,"/INPUT,ExportMesh,inp\n");
55
56     fclose(ansysfile);
57 //---------------调用ANSYS生成网格
58     system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log");
59 //  system("tec360 tecplot.plt");
60 }

3.2  复合材料中的椭圆形颗粒网格剖分

对于椭圆形颗粒，网格剖分结果如图所示

生成上述网格的代码为

 1
 2 //生成颗粒是椭圆时的网格
 3 //椭圆的数据结构是下面的struct
 4 //Genmesh函数是调用ANSYS生成网格的函数
 5 void GenMesh(struct elliptic0 *ellipse,int ellipsenum,double xmax,double xmin,double ymax,double ymin)
 6 {
 7
 8     FILE* ansysfile;
 9     ansysfile=fopen("temp.inp","w");
10     fprintf(ansysfile,"FINISH\n");
11     fprintf(ansysfile,"/CLEAR,NOSTART\n");
12     fprintf(ansysfile,"/PREP7\n");
13
14     //创建基体
15     fprintf(ansysfile,"RECTNG,%f,%f,%f,%f,\n",xmin,xmax,ymin,ymax);
16
17     //创建椭圆颗粒
18     for (int i=0; i<ellipsenum; i++)
19     {
20         //把工作平面移到椭圆圆心。
21         fprintf(ansysfile,"wpave,%f,%f\n",ellipse[i].center_x,ellipse[i].center_y);
22         //旋转工作平面
23         fprintf(ansysfile,"wprota,%f\n",180.0/pi*ellipse[i].theta);
24         //激活当前活动坐标系为工作平面
25         fprintf(ansysfile,"csys,4\n");
26         //生成上半个椭圆
27         fprintf(ansysfile,"k,%d,%f\n",2*i+1000,ellipse[i].a);
28         fprintf(ansysfile,"k,%d,%f\n",2*i+1001,-ellipse[i].a);
29         fprintf(ansysfile,"cswpla,%d,2,%f\n",2000+2*i,(ellipse[i].b/ellipse[i].a));
30         fprintf(ansysfile,"l,%d,%d\n",2*i+1000,2*i+1001);
31         fprintf(ansysfile,"reflect_line=_return\n");//记录线的编号
32         fprintf(ansysfile,"csys,4\n");        //切换活动坐标系为工作平面
33         fprintf(ansysfile,"lsymm,y,reflect_line\n");//反射生成椭圆
34         //调整工作平面使其与整体坐标系重合
35         fprintf(ansysfile,"wprota,%f\n",-180.0/pi*ellipse[i].theta);
36         fprintf(ansysfile,"CSYS,0\n");
37         fprintf(ansysfile,"WPAVE,0,0,0\n");
38     }
39
40     fprintf(ansysfile,"ASBL,1,ALL\n");
41     fprintf(ansysfile,"AGLUE,All\n");
42
43     //创建单元类型
44     fprintf(ansysfile,"ET,1,PLANE42\n");
45     //创建材料
46     fprintf(ansysfile,"MP,DENS,1,0.1\n");//材料一
47     fprintf(ansysfile,"MP,DENS,2,10\n");//材料二
48     //为基体赋一号材料值
49     fprintf(ansysfile,"ASEL,S,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
50     fprintf(ansysfile,"AATT,1\n");
51     //为颗粒赋二号材料值
52     fprintf(ansysfile,"ASEL,ALL\n");
53     fprintf(ansysfile,"ASEL,U,AREA,,ARINQR(0,14)\n");
54     fprintf(ansysfile,"AATT,2\n");
55     fprintf(ansysfile,"ALLSEL,ALL\n");
56     //生成网格
57     //网格尺寸
58     fprintf(ansysfile,"SMRT,3\n");
59     //fprintf(ansysfile,"AESIZE,ALL,0.6,\n");
60
61     fprintf(ansysfile,"MSHAPE,1,2D\n");
62     fprintf(ansysfile,"MSHKEY,0\n");
63     //划分网格
64     fprintf(ansysfile,"AMESH,ALL\n");
65
66     //输出网格
67     fprintf(ansysfile,"/INPUT,ExportMesh,inp\n");//输出网格到Tecplot
68     fprintf(ansysfile,"EWRITE,elemlist1,txt\n");//输出单元
69     fprintf(ansysfile,"NWRITE,nodelist1,txt\n");//输出节点
70
71     fclose(ansysfile);
72     //---------------调用ANSYS生成网格
73     system("D:\\Progra~1\\AnsysI~1\\v100\\ANSYS\\bin\\intel\\ansys100 -b -i temp.inp -o mesh.log");
74     system("tec360 tecplot.plt");
75 }

4.上述方法的缺点

--------先想想在写。