CN103324541A - 软件之间数据自动传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械设计优化领域,特别是涉及一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法。本发明通过将视窗化编程软件方便快捷的编程功能和三维建模软件强大的三维参数化建模功能、有限元分析软件强大的有限元分析与优化功能以及数据处理软件强大的数据功能真正的集成联合运用,可以使不同时熟悉三维建模软件与有限元分析软件的工作人员只需要在视窗化编程软件编写的用户图形界面输入和机械设计相关的参数后,进行简单的操作就可以轻松的完成模型的重复自动创建,自动实现不同尺寸模型的有限元分析以及结构参数优化等,无须人工干预即可得到满足工程实际要求的最优设计结构和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计优化领域,特别是涉及一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法。
背景技术
目前,可应用于数字化工程设计软件有很多种,它们各自适用于不同的专业技术领域,即使属于同一领域,它们也各具特色和优势。例如,PRO/E(又称Creo)软件是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,特别是在国内产品设计领域占据重要位置,PRO/E软件非常适合于三维建模,但是在有限元分析方面,虽然PRO/E软件也有一定的有限元分析的功能,但是功能不够强大,通常难以满足实际分析需求;而ANSYS Workbench软件具有强大的有限元分析功能,可分析构件内部的应力应变分布等,但是其三维建模能力很弱。因此,可以将PRO/E软件和ANSYS Workbench软件配合使用,充分利用它们功能强大的部分进行复杂机械工程的联合设计和分析,从而极大地改进产品设计质量并提高产品设计效率。现有技术中,PRO/E软件和ANSYSWorkbench软件已经可以做到无缝连接,即利用PRO/E软件的三维参数化建模功能可以完成复杂零件的建模,然后将建立的模型直接导入到ANSYS Workbench软件中进行有限元分析及优化。但是整个过程必须由同时会用这两种软件的工作人员操作才能完成建模、导入、分析以及优化,而且不具有重复性,属于单次操作,难以实现自动化。
为了方便普通工作人员进行工程设计,使不同时熟悉上述两种软件的工作人员也可以轻松的完成设计任务,就需要为这两种软件做外部接口,使工作人员只需要输入和机械设计相关的参数,就可以完成模型的重复自动创建,自动完成不同尺寸模型的有限元分析以及结构参数优化等。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,使普通工作人员只需要输入和机械设计相关的参数,就可以轻松的完成模型的重复自动创建,自动实现不同尺寸模型的有限元分析以及结构参数优化等,方便普通工作人员进行工程设计。
(二)技术方案
本发明技术方案如下:
一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,包括:
S1.启动使用视窗化编程软件编写的用户图形界面;
S2.输入待创建模型的初始参数;
S3.自动将所述初始参数写为三维建模软件可读取的第一数据文件,
S4.调用所述三维建模软件根据第一数据文件生成参数模型;
S5.根据所述初始参数对有限元分析软件的执行文件进行更新得到执行文件;调用有限元分析软件,结合所述执行文件对参数模型进行参数初始化、有限元分析以及参数自动优化,处理结果保存为数据处理软件可识别的第二数据文件;
S6.调用数据处理软件读取所述第二数据文件保存的参数并圆整为工程数列中的值后写入数据处理软件并保存为第三数据文件;
S7.调用有限元分析软件结合执行文件从所述第三数据文件中读取参数并对该参数下的模型进行有限元分析,在数据处理软件中输出并保存分析得到的属性参数。
优选的,所述步骤S3与S4之间还包括:
判断所述参数模型是否符合要求:
是,则跳转至步骤S2;
否,则跳转至步骤S5。
优选的,所述视窗化编程软件为Visual Basic软件;所述三维建模软件为Pro/E软件,所述有限元分析软件为Ansys WorkBench软件,所述数据处理软件为Excel软件。
优选的,所述初始参数包括:
模型几何参数、材料参数以及载荷参数;所述属性参数包括最大应力、最大质量以及最大变形值。
优选的,所述用户图形界面包括:模型几何参数输入口、机械结构的实际工况输入口、材料参数输入口、载荷参数输入口、创建模型选项、优化选项以及有限元分析选项。
优选的,选择所述创建模型选项,则自动执行步骤S4;选择所述优化选项以及有限元分析选项则自动执行步骤S5。
优选的,Visual Basic软件中,对采用scripting脚本语言编写的执行文件进行修改并保存,通过Ansys WorkBench软件与Excel软件的接口实现外部数据驱动Ansys WorkBench软件;对于Ansys WorkBench软件中的优化模块,通过scripting编程驱动。
优选的,所述执行文件包括第一wbjn文件以及第二wbjn文件;所述步骤S5中使用第一wbjn文件,所述步骤S7中使用第二wbjn文件。
优选的,所述第一wbjn文件包括定义工作路径、打开AnsysWorkBench软件的工程文件、打开xlsx文件、定义模型几何参数、材料参数、载荷参数、优化目标函数以及输出优化结果文件csv。
优选的,所述第二wbjn文件包括所述第一wbjn文件的所有内容,还包括定义Excel软件中和Ansys WorkBench软件的工程文件对应的模型几何参数、输出的最大变形值、最大质量、最大应力值的工作表范围以及将定义的工作表范围值给Ansys WorkBench软件、运行更新工程Ansys WorkBench分析以及从Ansys WorkBench软件提取分析结果中的最大变形值、最大质量、最大应力值给Excel软件并保存为数据文件。
(三)有益效果
本发明所提供的视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,通过将视窗化编程软件方便快捷的编程功能和三维建模软件强大的三维参数化建模功能、有限元分析软件强大的有限元分析与优化功能以及数据处理软件强大的数据功能真正的集成联合运用,可以使不同时熟悉三维建模软件与有限元分析软件的工作人员只需要在视窗化编程软件编写的用户图形界面输入和机械设计相关的参数后,进行简单的操作就可以轻松的完成模型的重复自动创建,自动实现不同尺寸模型的有限元分析以及结构参数优化等,无须人工干预即可得到满足工程实际要求的最优设计结构和力学性能,极大的方便了普通工作人员进行工程设计。
同时,本发明的数据自动转换的方法已经在制动器的数字化设计中进行了应用,应用表明,所提出的这种无须人工干预的自动化数据转换方法是科学有效的,并为复杂机械系统的设计分析优化提供了一种自动、高效而可靠的解决方案。
附图说明
图1是本发明实施例中视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明提供了一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,所述视窗化编程软件可以是Visual Basic软件以及delphi软件等,所述三维建模软件可以是Pro/E软件以及Unigraphics软件等,所述有限元分析软件可以是Ansys WorkBench软件或者经典Ansys软件等,所述数据处理软件可以是Excel软件或者其他类似的数据处理软件;上述数据自动传输的方法主要包括步骤:
S1.启动使用视窗化编程软件编写的用户图形界面;
S2.输入待创建模型的初始参数;
S3.自动将所述初始参数写为三维建模软件可读取的第一数据文件,
S4.调用所述三维建模软件根据第一数据文件生成参数模型;
S5.根据所述初始参数对有限元分析软件的执行文件进行更新得到执行文件;调用有限元分析软件,结合所述执行文件对参数模型进行参数初始化、有限元分析以及参数自动优化,处理结果保存为数据处理软件可识别的第二数据文件;
S6.调用数据处理软件读取所述第二数据文件保存的参数并圆整为工程数列中的值后写入数据处理软件并保存为第三数据文件;
S7.调用有限元分析软件结合执行文件从所述第三数据文件中读取参数并对该参数下的模型进行有限元分析,在数据处理软件中输出并保存分析得到的属性参数。
优选的,所述步骤S3与S4之间还包括:
判断所述参数模型是否符合要求:
是,则跳转至步骤S2;
否,则跳转至步骤S5。
本实施例中,所述视窗化编程软件为Visual Basic(VB)软件,其版本为Visual Basic6.0,所述三维建模软件为Pro/E软件,其版本为Pro/E5.0,所述有限元分析软件为Ansys WorkBench软件,其版本为Ansys WorkBench14.0,所述数据处理软件为Excel软件,其版本为Excel2007;下面结合图1对本发明中的数据自动传输的方法加以详细说明:
S1.启动使用Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面;所述用户图形界面主要包括:模型几何参数输入口、机械结构的实际工况输入口、材料参数输入口、载荷参数输入口、创建模型选项、优化选项以及有限元分析选项等。
S2.在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中输入待创建模型的初始参数;所述初始参数包括,模型几何参数、材料参数以及载荷参数等。
S3.在Visual Basic6.0软件中,将所述初始参数写为Pro/E5.0软件可以识别并读取的第一数据文件。
S4.在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中,利用shell函数调用Pro/E5.0软件,并根据第一数据文件生成对应的参数模型,并将生成的参数模型保存;在实际操作中,仅仅需要点击步骤S1中编写的创建模型选项图标,即可自动实现数据文件的读取和参数模型的再生以及保存,对于不懂如何操作Pro/E5.0软件的工作人员也可以轻松完成。
然后,根据实际需求,初步判断所述步骤S4中生成的参数模型是否符合要求:
是,则跳转至步骤S2;
否,则跳转至步骤S5;
这样可以在一定程度上减少不必要的计算。
S5.在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中,根据所述初始参数对有限元分析软件的执行文件wbjn文件进行更新,生成新的执行文件;此处的wbjn文件包括第一wbjn文件以及第二wbjn文件;所述第一wbjn文件包括定义工作路径、打开Ansys WorkBench14.0软件的工程文件wbpj文件、打开xlsx文件、定义几何模块中的模型几何参数、有限元分析模块中的材料参数、载荷参数、优化模块的优化目标函数以及输出优化结果文件csv等;
在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中,点击步骤S1中编写的所述优化选项以及有限元分析选项的图标,即可自动利用shell函数调用Ansys WorkBench14.0软件,运行Ansys WorkBench14.0软件的第一wbjn文件,结合第一wbjn文件对有限元软件运行的参数模型进行参数初始化、有限元分析以及参数自动优化,处理结果保存为Excel2007软件可识别的第二数据文件csv;
S6.在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中,调用Excel2007软件读取所述第二数据文件csv保存的参数,并将读取的参数圆整为工程数列中的值后写入Excel2007软件的xlsx文件中;
S7.在Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面中,调用AnsysWorkBench14.0软件,运行执行分析功能的另一个wbjn文件即第二wbjn文件,单击xlsx文件中的按钮,从Excel2007软件的数据文件中读取参数并对该参数下的模型进行有限元分析,在Excel2007软件的xlsx文件中输出并保存分析得到的属性参数并保存为数据文件;所述属性参数包括最大应力、最大质量以及最大变形值等。
其中,所述第二wbjn文件除了包括所述第一wbjn文件的所有内容之外,还包括定义Excel2007软件中和Ansys WorkBench14.0软件的工程文件wbpj文件对应的模型几何参数、输出的最大变形值、最大质量、最大应力值的工作表范围,得到Ansys WorkBench14.0参数值,以及将定义的工作表范围值给Ansys WorkBench14.0参数值、运行更新工程Ansys WorkBench14.0分析以及从Ansys WorkBench14.0软件提取分析结果中的最大变形值、最大质量、最大应力值给Excel软件的xlsx文件;最终实现了数据的双向传输。
进一步的,为了实现通过Visual Basic6.0软件编写的用户图形界面建立与模型的分析与优化的连接,本实施例中对采用AnsysWorkBench14.0软件中的scripting脚本语言编写的执行文件进行修改并保存,通过Ansys WorkBench14.0软件与Excel2007软件接口实现外部数据驱动Ansys WorkBench14.0软件。对于有限元分析中所涉及到的模型几何参数、材料参数、载荷参数等参数的具体施加值,完全可以实现外部驱动。对于Ansys WorkBench14.0软件中的优化模块,可以通过scripting编程驱动,完全实现了外部程序驱动AnsysWorkBench14.0软件进行有限元分析与优化;同时可以将每次的分析和优化结果独立的输出到数据文件并保存。
本实施例中所提供的视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,利用VisualBasic6.0软件编写用户图形界面,用户图形界面输入的几何模型参数在后台生成Pro/E5.0软件可以识别的参数文件,在用户图形界面打开Pro/E模型后直接使用工具栏中设定的快捷键,读取参数文件完成参数模型的自动再生以及保存工作,避免了对Pro/E5.0软件进行二次开发;通过Visual Basic6.0软件改写wbjn脚本文件,并打开AnsysWorkBench14.0调用wbjn脚本文件,实现了通过外部程序与AnsysWorkBench14.0scripting脚本文件进行交互,从而完成有限元分析与多目标优化,有限元优化结果输出到Excel2007软件中,在Visual Basic6.0软件中对Excel2007软件中数据进行读取,圆整后的优化值写入Excel2007软件的xlsx文件中并执行Ansys WorkBench14.0的另一个wbjn脚本文件,进行参数优化后模型的有限元分析,并在Excel2007软件的xlsx文件中输出最大应力、质量、变形值。应用本发明的方法,可以完成模型的多次创建及有限元分析与优化,得到满足工程实际要求的最优设计结构和力学性能,完全采用自动化的方式,无须人工干预,为完成机械系统的结构分析和优化提供了一种自动、高效、简便、可靠的实现手段。并且,本发明的数据自动转换的方法已经在制动器的数字化设计中进行了应用,应用表明,所提出的这种无须人工干预的自动化数据转换方法是科学有效的,并为复杂机械系统的设计分析优化提供了一种自动、高效而可靠的解决方案。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种视窗化编程软件、三维建模软件、有限元分析软件以及数据处理软件之间数据自动传输的方法,其特征在于,包括:
S1.启动使用视窗化编程软件编写的用户图形界面;
S2.输入待创建模型的初始参数;
S3.自动将所述初始参数写为三维建模软件可读取的第一数据文件,
S4.调用所述三维建模软件根据第一数据文件生成参数模型;
S5.根据所述初始参数对有限元分析软件的执行文件进行更新得到执行文件;调用有限元分析软件,结合所述执行文件对参数模型进行参数初始化、有限元分析以及参数自动优化,处理结果保存为数据处理软件可识别的第二数据文件;
S6.调用数据处理软件读取所述第二数据文件保存的参数并圆整为工程数列中的值后写入数据处理软件并保存为第三数据文件;
S7.调用有限元分析软件结合执行文件从所述第三数据文件中读取参数并对该参数下的模型进行有限元分析,在数据处理软件中输出并保存分析得到的属性参数。
2.根据权利要求1所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述步骤S3与S4之间还包括:
判断所述参数模型是否符合要求:
是,则跳转至步骤S2;
否,则跳转至步骤S5。
3.根据权利要求1或2所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述视窗化编程软件为Visual Basic软件;所述三维建模软件为Pro/E软件,所述有限元分析软件为Ansys WorkBench软件,所述数据处理软件为Excel软件。
4.根据权利要求3所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述初始参数包括:
模型几何参数、材料参数以及载荷参数;所述属性参数包括最大应力、最大质量以及最大变形值。
5.根据权利要求4所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述用户图形界面包括:模型几何参数输入口、机械结构的实际工况输入口、材料参数输入口、载荷参数输入口、创建模型选项、优化选项以及有限元分析选项。
6.根据权利要求5所述的数据自动传输的方法,其特征在于,选择所述创建模型选项,则自动执行步骤S4;选择所述优化选项以及有限元分析选项则自动执行步骤S5。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的数据自动传输的方法,其特征在于,Visual Basic软件中,对采用scripting脚本语言编写的执行文件进行修改并保存,通过Ansys WorkBench软件与Excel软件的接口实现外部数据驱动Ansys WorkBench软件;对于Ansys WorkBench软件中的优化模块,通过scripting编程驱动。
8.根据权利要求7所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述执行文件包括第一wbjn文件以及第二wbjn文件;所述步骤S5中使用第一wbjn文件,所述步骤S7中使用第二wbjn文件。
9.根据权利要求8所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述第一wbjn文件包括定义工作路径、打开Ansys WorkBench软件的工程文件、打开xlsx文件、定义模型几何参数、材料参数、载荷参数、优化目标函数以及输出优化结果文件csv。
10.根据权利要求9所述的数据自动传输的方法,其特征在于,所述第二wbjn文件包括所述第一wbjn文件的所有内容,还包括定义Excel软件中和Ansys WorkBench软件的工程文件对应的模型几何参数、输出的最大变形值、最大质量、最大应力值的工作表范围以及将定义的工作表范围值给Ansys WorkBench软件、运行更新工程Ansys WorkBench分析以及从Ansys WorkBench软件提取分析结果中的最大变形值、最大质量、最大应力值给Excel软件。
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