基于VB調用ANSYS的AC接觸器電磁場計算

姜 峰，韓少平，柯貞東

JIANG Feng, HAN Shao-ping, KE Zhen-dong

（甘肅省機械科學研究院，蘭州 730030）

基于VB調用ANSYS的AC接觸器電磁場計算

Analysis system of electromagnetic field for AC cont actor by calling ANSYS based on VB

姜 峰，韓少平，柯貞東

JIANG Feng, HAN Shao-ping, KE Zhen-dong

（甘肅省機械科學研究院，蘭州 730030）

利用VB及ANSYS提供的二次開發工具APDL，開發了界面友好的AC接觸器電磁場有限元分析系統。借助VB前臺開發友好、方便、易用的人機交互界面，對復雜、難理解難掌握的APDL命令流進行后臺封裝，能夠大大減少分析的工作量。最后以分析雙E型AC接觸器的三維電磁場為例,證明了該方法的優越性,該方法在很大程度上降低了ANSYS的使用難度，并提高了電磁場設計分析的效率。

VB；ANSYS APDL；AC接觸器；電磁場分析

0 引言

ANSYS軟件在工程上的應用相當廣泛，在機械、電機、土木、電子及航空等不同領域的使用,都能達到某種程度的可信度，頗獲各界好評[1]。因其功能強大結果可靠，ANSYS軟件在工程上的應用相當廣泛。很多人在其基礎上進行模板二次開發以簡化具體工作中的機算問題。在這一過程中解決主程序對ANSYS的調用功能成為開發的關鍵。各種開發工具都有其各自的方法，造成在各個開發過程中開發者需要采用不同的方法重復工作。為了解決這一問題，筆者提出了基于VB控件開發的ANSYS程序調用方法。

1 基于VB集成開發ANSYS

1.1 基本原理

針對某一實際工程問題，ANSYS所提供的APDL參數化設計語言可對ANSYS命令進行封裝，使其更加有效地進行分析計算，輕松地進行自動化工作（循環、分支、宏等結構）[2]。封裝的系統只要求操作人員輸入前處理參數，然后自動調用ANSYS進行求解。并且ANSYS為使用者提供了batch功能，利用此功能可以實現分析文件的后臺調用，利用這一功能，可以利用自己熟悉的編程軟件修改分析文件中相應的參數，并調用ANSYS程序計算。VB提供輸入參數的可視化界面，由此界面可輸入或修改相關參數，這些賦值后的參數被傳送到ANSYS的參數化命令流文件從而構成完整的運行程序，VB再調用該程序分析電磁場。在主程序的調用過程中主程序必須實現以下4 種功能：1）要實現前處理參數輸入功能；2）根據用戶輸入的參數生成ANSYS宏命令文件；3）將生成的宏命令文件提交給ANSYS程序進行批處理操作；4）程序需要判斷ANSYS的批處理操作何時結束。

1.2 VB調用ANSYS實現參數化界面分析

文獻[3]給出了一種VB增強ANSYS前處理能力的方法,其建立模型的命令流文件是通過VB編程來輸入，這無疑增加了VB編程的工作量，對復雜模型來說更是如此，如果再加上求解和后處理部分難度更大，這在很大程度上掩蓋了VB編程的優點。與此不同，本文先用APDL語言編寫參數化建模分析命令流文件。然后通過VB的讀文件和寫文件函數對該命令流文件進行操作,只需幾行程序即可完成整個調用過程。

該前處理模塊以ANSYS自帶參數化設計語言APDL為基礎，采用以VB語言為主進行二次開發，編制面向對象的可視化程序，給出實現自動分析的解決方法，使人為干預盡可能減少和簡化[4]。主要開發思路如圖1所示。

編制應用程序所依據的ANSYS電磁場分析前處理流程如圖2所示。

圖2 電磁分析前處理流程

用APDL編寫參數化建模分析命令流文件ansys.dat (此時沒有給參數賦值)，利用VB創建可視化參數輸入界面如圖3所示，通過VB編程把這些賦值參數輸出到文件input.dat，完成B-H磁化曲線定義功能和完成雙E型鐵芯靜鐵模型構造的界面如圖3和圖4所示。

圖3 B-H磁化曲線定義的界面

圖4 雙E型鐵芯靜鐵模型創建的界面

在VB下建立ANSYS的命令流文件，在流文件中寫入相應的APDL語句，這樣就可以通過調用ANSYS對該命令流文件進行計算得出用戶想要的結果，其中生成命令流的程序代碼可以用下面的VB程序來實現。下面的代碼顯示了用VB生成APDL文件的程序代碼。

由VB 生成命令流程序段

1.3 VB對ANSYS進行調用

文獻[5]中給出了使用Visual C++調用ANSYS中的APDL程序的各種方法，對于在VB中調用ANSYS進行計算的方法有很多種，其中采用Shell函數的方法是比較好的一種，本文就采用這種方法來調用ANSYS ,其程序的實現代碼如下：

其中“ansysXX0.exe”中的XX0表示ANSYS的版本代號，filein及fileout分別表示要輸入的命令流文件及輸出的結果文件的文件名及存放位置。

1.4 判斷ANSYS計算結束

在計時器中添加如下代碼

其中的Z：......為生成執行文件后的執行位置。

完成以上步驟后，將所有生成文件保存。這樣具有ANSYS軟件調用功能并可以判斷計算是否完成的控件就具備實用功能了。如圖5所示。

1.5 VB對ANSYS計算結果的提取

另外一個重要的問題是VB怎么獲取ANSYS的運行結果,ANSYS對結果的計算結果主要存放在.rst數據庫文件中。這個文件是以二進制的方式存儲的，需要知道文件的結構后方能獲取計算結果。而且得到的也只是節點的結果數據，還要需要將單元的形函數代入才能求得相應點的應力等數據。利用對路徑進行列表操作可以得到含有我們想要的結果數據的文本文件.out結果輸出文件。但是由于其中包含了許多其他的文本信息，我們就需要對結果文件進行文本分析、處理后方可得到自己想要的數據。

圖5 判斷計算是否完成

2 實例應用

圖6 電磁機構電磁分析有限元模型

圖7 雙E型電磁機構的磁場強度分布

采用本文介紹的方法對一雙E型AC接觸器的三維電磁場進行分析。圖6給出了該接觸器電磁分析有限元模型。氣隙為2.6mm，電流為0.21A時雙E型電磁機構的磁場強度分布如圖7所示。這些數據通過VB的可視化顯示，可以很方便工程技術人員對電磁機構設計的優劣進行直觀的判斷，方便進行設計更改。

3 結論

本文主要介紹了基于VB調用ANSYS進行AC接觸器電磁場計算的方法，開發者主要任務是用APDL語言編寫分析過程的命令流文件及用VB調用ANSYS計算結果文件并進行分析計算，用圖像交互的方式進行顯示，從而為一般設計人員提供了一個友好的可視化界面，通過對設計參數的簡單修改即可完成復雜的有限元分析和結果的后處理，這在很大程度上降低了分析難度，加快了設計速度。

[1] 陳精一,蔡國忠.電腦輔助工程分析ANSYS使用指南[M].北京：中國鐵道出版社,2001.

[2] 博弈創作室.APDL參數化有限元分析技術及其應用實例[M].北京：中國水利水電出版社,2004.

[3] 張晉西.用VB增強ANSYS前處理能力[J].計算機應用,2002,22(3)：86-87.

[4] 彭公孚,席長友.基于VB控件開發的ANSYS程序調用方法[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2004,2,28.

[5] 劉潔,張和平,王麗娟.基Visual C++的ANSYS參數化設計[J].機電工程技術,2003,32(5).

TM572.2

A

1009-0134(2010)10(下)-0064-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(下).20

2010-01-28

國家科技支撐計劃項目（2006BAF01A21）

姜峰（1981 -），男，山東蓬萊人，工程師，碩士，研究方向為有限元仿真。