基于VB的Ansys Ls/Dyn软件二次开发在汽车板材切割中的应用

赵志刚 李东方 罗方赞

摘要：本文通过VB编写程序，应用APDL开发工具，二次开发汽车板材切割批量求解平台。这种方法使得工作不再重复，分析效率提升， 提供了汽车板材切割仪圆盘剪切依据，实用价值很高。

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.

關键词：二次开发;Ansys Ls/Dyn;应用

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

中图分类号：TP311.5                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）30-0223-02

0  引言

汽车板材剪切是一个包括几何非线性、材料非线性、边界非线性等问题的复杂力学过程。Ansys Ls/Dyna软件[1]是一个功能强大的有限元通用显示动力分析软件，具有强大的前处理、求解及后处理功能。Ansys Ls/Dyna软件的ADPL[1]（AnsysParameter Design Language）工具可完成一些通用性强的任务，不仅是优化设计和自适应网格划分等ANSYS经典特性的实现基础，也为任务的分析提供了便利。然而，实际分析不同剪切工艺参数的圆盘剪剪切模型过程中，需多次重复地建模、提交边界条件及载荷，才可完成求解。正因为模型建立、求解及后处理均较复杂，若单纯使用APDL就显得繁琐且不易可视化的缺点。通常而言，二次开发工具一般有：Delphi、Visual C++ 6.0、Visual Basic 6.0、VBA等。相比较而言，VB编程语言具有不可替代的简单易用性和真正的“所见即所得”特性为广大工程设计人员所接受[6]。众所周知，VB 6.0作为一款可视化编程软件，它能提供多数据类型，完成复杂数据运算;并拥有强大的数据库，支持跨平台、多语言开发。

1  基于VB的Dyna工具二次开发

开发专用设置界面，自动生成关键文件，并后台调用Ansys Ls/Dyna完成计算。为剪切力分析任务量身定做了本二次开发系统，实现模型快速建立、结果显示，提供与求解器接口，自动生成剪切力曲线，满足工程设计人员对结果数据处理的各项需求。

1.1 数据传递

建模必需的基本参数和由VB产生的中间或结果是参数据在VB 6.0与ADyna之间的传递的两种方式。

1.1.1 正向传递

数据由VB 6.0传向Ansys Ls/Dyna，在VB 6.0中使用APDL命令，解决接口问题参数。期中“AnsysPath”为D：＼Program Files＼Ansys Inc＼v100＼ANSYS＼bin＼intel，即Ansys100.exe的安装目录;“ane3flds”为Ansys Ls/Dyna的产品特征码;“-i”标识后面的文件为输入文件，“-o”标识后面的文件为输出文件，其中“Ansys_APDLPath”为输入输出文件所在路径，“.mac”格式文件为VB 6.0编写的APDL参数化建模命令的ASCII文件;“vbNormalFocus”为VB 6.0窗体显示控制参数。

1.1.2 反向传递

文献[2]中使用Timer控件的方式来判断Ansys Ls/Dyna计算结束，但该方式不适合复杂问题。这是因为该方式无法准确跟进Ansys Ls/Dyna后台进程状态。

Call WaitForSingleObject（ ）函数在本平台中的应用代码如下：

Dim pHnd001 As Long '声明pHnd001变量存储Process Handle

Dim pId001 As Long  '声明pId001变量存储Process ID

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

If pHnd001< >0 Then

Call WaitForSingleObject（pHnd001， INFINITE） '无限等待，直到求解结束

Call CloseHandle（pHnd001）

End If

1.2 平台功能说明

①研究者可根据实际工况，输入特定剪切工艺参数，包括带材厚度h、剪刃侧向间隙δ1、剪刃重叠量δ2、单边剪切量ΔB等;②研究者可输入带材，压辊、托辊，上、下剪刃的材料特性，包括带材材料的弹性模量、泊松比、密度、屈服极限、线弹性模量等;压辊、托辊、上、下剪刃的材料的弹性模量、泊松比、密度。

2  开发后平台的应用

本二次开发主菜单采用树状导航菜单，用以显示“剪切参数设定”、“VB调用ANSYS Ls/Dyna”、“三维模型查看”、“VB调用Ls Prepost”、“VB绘制曲线”、“系统管理”及“帮助”7个一级菜单。各一级菜单下的二级菜单，如图1所示。

2.1 多批次运算平台操作介绍

本节前文中，主要介绍单因素条件下平台的操作与使用。但，分析问题全面性与复杂性决定了，针对圆盘剪剪切力的研究，必须要计算不同剪切参数下的模型。那么，本小节就来介绍批量运算下平台的使用。

本小节选取剪切模型的主要几何参数为，带材宽度为450mm，带材厚度为6mm，带材长度为100mm，单边剪切量为4mm，剪刃重叠量为0mm。将剪刃侧向间隙作为批量处理（Batch模式）的变化参数，如图2a）所示。程序将顺序批量计算剪刃重叠量为0.3mm、0.5mm、0.8mm和1.2mm的剪切模型，并将上述模型剪切力结果存储在对应文件中。调取如图1所示的“VB程序法绘制曲线（Batch）”绘图对话框，最终绘制出多条剪切力曲线，如图2b）所示。显而易见，其他参数不变条件下，剪刃侧向间隙在0.3～1.2mm时，剪切力分布趋势近似一致。

2.2 二次开发平台的辅助功能

如图3所示，本二次开发平台，允许研究者拥有“系统管理”的权限。但是，为了整个平台和数据的安全，目前只对本平台的开发者进行开放。其他研究者可有条件选择使用这部分功能。另外，通过“帮助”中的相关信息，可以了解更多关于平台使用过程中的信息，同时，可通过如图4所示的联系方式，向平台开发者提出建议或意见，以方便其他研究者与平台开发者相互交流，促进技术进步。

3  结论

本文中通过对Ansys Ls的APDL工具二次开发，使得在汽车板材圆盘剪剪切力数值分析上琐碎而可视性低的缺点得以改进。嵌入Ansys Ls的APDL工具与VB 6.0软件的多向功能，使得人机交互式平台得以实现，简洁了操作过程，提升了数值分析效率。其他非专业人士，亦可通过几个主要参数的控制读出可靠且正确的结果，供此类研究人员对Ansys Ls/Dyna软件的深度开发与应用。

參考文献：

[1]李英杰，刘卫国，于涛，王娇，冯擎峰.利用APDL的大型起重机关键结构件有限元分析[J].现代制造工程：2014（7）：1-6.

[2]彭公孚，席长友.基于VB控件开发的ANSYS程序调用方法[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2004，28（1）：148-150.

[3]孙秀梅，巩建华，等编著. Visual Basic开发实战1200例（第Ⅰ卷）[M].北京：清华大学出版社，2011年1月（2014.10重印）.

[4]李东方，巫少龙，刘文军.基于ANSYS/LS-DYNA的圆盘剪剪切力数值分析[J].塑性工程学报，2016，04 （2）.