Femap计算报告快速生成方法1

唐志广

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

Femap 是Siemens PLM Software 开发的有限元（Finite Element，FE）预处理和后处理软件，主要用于工程仿真和分析，广泛应用于汽车、航天、航空、船舶、电子、机械制造等行业中[1]。Femap 软件默认安装NX Nastran 解算器，并能与多种FE 分析解算器兼容，如ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA等[2]。Femap 软件不仅提供了许多强大的通用功能，还公开了众多的应用编程接口（Application Programming Interface，API），供用户开发自定义的扩展功能，以提高用户工作效率[3]。

Femap 软件具有强大的后处理功能，便于使用者快速、有效地分析仿真结果。Femap 提供的后处理工具包括：表格、线图、云图、动画、用户自定义报告等[4]。此外，Femap 提供通用的结果处理功能，可在分析结束后合并计算结果，为编写项目计算报告提供了充分支持。

在编写项目计算报告时，往往需要计算多种工况，此时需要将各工况的计算结果粘贴到计算报告中[5]。由于工况复杂，每份计算报告中需要粘贴的矢量图、云图的数量通常高达数百张，若全部通过手工操作，不仅浪费大量设计时间，还需要花费很多精力来检查正确性，非常繁琐。针对上述问题，本文基于Femap 软件提供的API，对计算报告所需图表的自动输出功能进行开发，并将其应用于设计实践。

1 Femap 的二次开发方法

为方便二次开发，Femap 软件的API 允许用户开发自定义的扩展功能。Femap 软件的API 可使用任何支持对象链接与嵌入/组合对象模型（Object Linking and Embedding/Component Object Model，OLE/COM）的编程语言进行开发，如C/C++、C#、Visual Basic、VBA 等[6]。对于用户二次开发的应用程序，Femap 软件提供了多种交互方式，主要包括以下4 种：

1）作为2 个独立的应用程序运行（无交互）。

2）将Femap 作为后台服务运行。

3）将用户应用程序作为Femap 加载项运行。

4）将Femap 程序界面嵌入用户应用程序中。

1.1 作为2 个独立的应用程序运行（无交互）

该方式是最简单的交互方式。由于Femap 和用户二次开发的应用程序都不需要真正了解对方的用户界面，故不需要进行额外的设置[7]，只需要启动应用程序，然后通过COM 接口获取已经运行的Femap 应用程序窗口。新的Femap 应用程序默认隐藏窗口界面，要将窗口显示出来必须调用feAppVisible 函数。

1.2 将Femap 作为后台服务运行

若希望用户二次开发的应用程序界面成为用户唯一可见的用户界面，则在启动新的Femap程序后，不调用feAppVisible 函数，此时仅有用户二次开发的应用程序界面可供交互。然而，通过API，用户二次开发的应用程序可访问Femap 的任何接口。由于此交互方式不需要更新Femap 界面，故运行速度较快。

1.3 将用户应用程序作为Femap 加载项运行

在此交互方式下，用户二次开发的应用程序成为Femap 的一个加载项。用户看到的整体界面和普通的Femap界面基本相同，仅仅多了一个浮动面板，即用户二次开发的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）。该交互模式将用户二次开发的程序界面嵌入Femap 程序界面中，并与Femap 操作界面融为一体。

1.4 将Femap 程序界面嵌入用户应用程序中

将Femap 程序界面嵌入用户应用程序界面中，Femap 程序界面可整体显示，也可部分显示。若要关闭除视图窗口外的其他Femap 窗体界面元素，只需要调用feAppEmbed 函数即可。

综上所述，Femap 软件与用户二次开发的应用程序间有多种交互方式，具体采用何种方式，需要根据应用场合而定。本文将用户二次开发的程序嵌入Femap 用户界面中，使其与Femap 软件界面的风格相统一。

2 使用C++读写Word 文档的方法

要实现自动生成计算报告，则需要通过程序读写Word 文档。通过程序读写Word 文档主要有以下2 种方式：1）直接使用Word 的COM 组件接口，见图1；2）使用Word 操作控件，如Spire.Doc 等。第1 种方式常会由于各设计师电脑上安装的Word版本不同而导致程序兼容性问题；第2 种方式往往会产生额外的费用。本文的研究涉及插入文字和图片等基本操作，主要通过改造开源库DuckX 实现所需要的功能。由于DuckX 仅提供了在Word 文档中插入文字的功能，需要增加在Word 文档中插入图片的功能。

图1 直接使用Word 的COM 组件接口

Word 自2007 版本之后的文件为.doc 格式，使用压缩软件对.doc 格式的文件进行解压操作，可得到一些文件和文件夹。其中，document.xml 文件包含了文档的主要文本内容，DuckX 通过该文件实现docx 文档的文本读写功能。

DuckX 在 Word 中插入文本只需要修改document.xml 即可，插入图片相较插入文本更为复杂，主要包括如下步骤：

1）在document.xml 中写入图片的大小、版式、位置等信息，设置图片编号。

2）在word/media 文件夹中插入一个实际的图片文件。

3）修改word/_rels/ document.xml.rels，添加一个记录，将图片编号与图片文件关联起来。

为实现在Word文档中插入图片的功能，DuckX需要添加如下3 类代码：1）Relationship 类代码，用于管理word/_rels/document.xml.rels 文件；2）InlinePicture 类代码，用于管理图片对象；3）Run类代码，用于插入图片。

3 编程与测试

考虑到程序运行速度以及开创性，本文基于Femap 软件，采用C++语言进行二次开发。二次开发的程序将Visual Studio 2019 社区版作为集成开发环境，程序界面见图2。

图2 程序界面

3.1 Du ckX 改造

从GitHub 上下载DuckX，使用CMake 工具生成 Microsoft Visual Studio（VS）项目，添加Relationship 类、InlinePicture 类代码，并在Run 类代码中添加add_inline_picture 方法，随后编译为lib文件供后续使用。

InLinePicture 类代码的关键部分如下：

3.2 连接Femap 并创建应用程序对象

首先打开Visual Studio 软件，创建一个微软基础类库（Microsoft Foundation Classes，MFC）的对话框应用，再从femap.tlb 导入所需要的接口。

在对话框的头文件中添加如下语句：

#import "D:\Program Files\Siemens\Femap 2022.1\femap.tlb" named_guids rename("GetProp","feGetProp")

在对话框头文件中添加应用程序对象供后续使用：

CComQIPtr pModel;

在对话框的OnInitDialog()方法中对pModel 进行初始化，为使代码清晰易读，此处省去了与异常判断有关的部分代码：

CoInitialize( NULL );

CLSID clsid;

HRESULT hr = AfxGetClassIDFromString(L"femap.model",&clsid );

IUnknown FAR* punk;

hr = ::CoCreateInstance(clsid,NULL,CLSCTX_SERVER,IID_IUnknown,(void**)&punk);

pModel = punk;

pModel->feAppRegisterAddInPane(true,(int)m_hWnd,0,false,false,3,1);

pModel->feAppVisible(true);

3.3 在程序中处理消息

当Femap 程序关闭时，应能实现对话框自动退出的功能。因此，二次开发程序应能捕捉并响应Femap 程序发出的退出消息。

通过如下代码在OnInitDialog( )方法中注册Femap 消息：

FE_EVENT_MESSAGE = RegisterWindow Message(L"FE_EVENT_MESSAGE");

通过如下代码重载对话框的WindowProc 函数处理消息：

if (message == FE_EVENT_MESSAGE)

if (wParam == femap::zEventCode::FEVENT_SHUTDOWN)

if (lParam == 1)

PostMessage(WM_CLOSE,0,0);

3.4 核心代码

在程序界面中选中OutputSet、OutputVector、Group 与View，通过遍历循环，逐一将结果输出到Word 文档中。Word 需要使用的图片来自Femap 生成的View，Femap 可以将View 显示的内容保存为图片文件，也可将显示内容保存至剪贴板。由测试可知：先将View 显示的内容保存至剪贴板，再导入到Word 时，程序运行速度较快。

二次开发程序的核心代码如下：

femap::IViewPtr view=pModel->feView;

view->Get(viewID);

pModel->feAppSetActiveView(viewID);

pModel->feGroup->Active=groupID;

view->OutputSet=outputSetID;

view->ContourVector1V2=contourVector;

view->Put(viewID);

view->FitVisible(false);/pModel->feView Regenerate(0);

pModel->feFilePictureCopy( );/

std::string id=std::to_string(picIndex);

std::string rid="rid"+id;

std::string target="media/"+rid+".png";

duckx::Run run=doc.paragraphs( ).insert_paragraph_after("").add_run("");

duckx::InlinePicture pic=run.add_inline_picture(id,rid,wPicture,hPicture);

pic.data_size=GetClipImageSize( );

pic.pic_data=GetClipImageData( );

doc.set_picture_relationship(pic);

doc.paragraphs( ).insert_paragraph_after(pic_title).insert_paragraph_after("");

代码中涉及对图片宽度和高度的计算。计算报告采用竖版A4 纸，由document.xml 可知：Word 中竖版A4纸的宽度为11 906 twip（1 twip=0.017 6 mm），高度为16 838 twip，上下页边距为1 440 twip，左右页边距为1 800 twip。

在内存中，图片的单位是像素，需要先进行单位换算，再根据页面宽度和高度自动调整图片的大小。

4最终效果

在运行二次开发的程序后，会自动打开一个Femap 窗口，用户应用程序以浮动面板的形式嵌入在Femap 窗口中。打开要导出计算报告的模型，点击面板中左上角的提取模型信息按钮，此时面板中会列出该模型中所有的条目。选择要导出的条目，输入报告的文件名，点击面板右上角的导出Word按钮，就可以自动导出报告。此外，面板中还可以设定图片标题的生成方式，对图片标题进行自定义。

5 结论

本文基于Femap 软件提供的应用编程接口，对计算报告所需图表的自动输出功能进行开发，并将其应用于设计实践。研究表明：该自动输出功能可显著提高设计效率。手动操作需要1 天才能完成的报告，使用本文的二次开发程序仅需要5 min 即可完成。本文的研究成果可为Femap 软件的二次开发提供一定参考。