ANSYS的APDL与C语言混合编程（实例）
摘要：
本文介绍了如何使用ANSYS的APDL与C语言的混合编程基本方法，并给出了实例及代码。
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。
