技术干货｜Altair HyperWorks 二次开发与 Python 重构仿真新体验
—— Altair 技术经理 宋志平
在2024年Altair技术大会的精彩演讲
HyperWorks 2024新版本目前已经支持Python了，今天重点介绍一下我们怎么从TCL过渡到Python的以及Python现代知识的情况。主要分为5个部分：
1、 对Python API的概述
2、 前处理开发介绍
3、 后处理开发介绍
4、 Extensions（官方新发布的代码管理流程插件）
以下为具体演讲内容：
Python API架构
我们知道，HyperWorks一直采用TCL语言作为二次开发编程接口，因其语法简介，内嵌在很多工业仿真软件中不失为一种优秀的编程语言。但相对于Python而言，偏为小众，网络上的学习资源非常少，不利于初学者学习。虽然TCL也有官方发布的标准库，但很多人都不知道。再者，作为纯解释性语言，TCL的执行效率偏低。
从HyperWorks 2024版本开始，全面支持Python作为二次开发接口。新版本中，对Python的支持已经在架构中都引入了相应的模块，基本上是百分百覆盖。借助Python本身的优势，如很多优秀的库，我们可以在HyperWorks里面做很多基于有限元模型的算法工作。比如模型的特征识别、匹配、定位等，零件全视角的图像识别匹配等，模型和结果之间的算法预测等。
如图所示，是软件的整体架构：
在HyperWorks 2024.1版本中，API的覆盖率基本上达到了100%。写过代码的人都比较清楚，二次开发主要关注两类API：一类是Modify Functions，就是在HyperWorks中操作记录的命令，覆盖度达到了99%；另外一类是Query Functions，用于获取模型信息，这类API覆盖度达到了98%。
Python开发环境
在HyperWorks中内嵌的是Python 3.8.10版本，这也是目前Python3里面最稳定而且应用最广泛的一个版本。HyperWorks会预装常用的包，比如Pandas、NumPy、SciPy、TensorFlow、openpyxl、Matplotlib等 ，也支持手动安装包，但是不建议安装在软件安装目录里面，除非你知道自己在干什么。
启用Python是从菜单栏view里面，菜单项Python Window，在打开的解释器窗口中，就可以调用API编写、测试代码了。
另外我们可以看到TCL command window是TCL的解释器环境，和Python解释器以后会并存，所以大家不需要担心以后写的TCL脚本在新版本里面不能用。
在Python中开发的时候，如果有些API存在问题，那么可以调用TCL的API来保证程序运行的稳定性。如下图所示，在Python中可以直接调用TCL的API语句，也可以直接调用HWC的语句，或者直接调用TCL 脚本文件。由此，就保证了在Python中做二次开发的稳健性。
前处理开发
在HyperWorks TCL二次开发中，必须要熟知的概念有Entity，Entity Type，Data Names，Mark等。在支持的Python API架构中，我们也遵循类型的逻辑，如下图所示的映射关系。
需要注意的是TCL中的Entity Mark和对应Python中的Entity Collections。在TCL开发中，我们只能最多创建两个Mark，如mark 1和mark 2，用于批量操作同一类的Entity；但是在Python中，我们用Collection代替了Mark，创建的Collection数量没有限制，这从一定程度上增加了代码中操作Entity的灵活度。
另外，Python API的接口函数名字和TCL API命令的名字是一样的，而且传入的参数用法也是一样的，不同的只是TCL和Python的语法差别。所以对于有Python编程基础的来说，从TCL开发转到Python开发，学习曲线没有大家想的那么陡。
此外，关于界面开发，在TCL中大家熟知HWTK组件库，其界面风格和HyperWorks界面一致。那么在Python中，我们提供了hwx.gui模块用于编写界面，同样是和HyperWorks的新界面风格保持一致。而且该模块，同样适用于Altair Compose，Altair Inspire和Altair SimLab的二次开发。
最后，基于Python开发的帮助文档目前在逐步的完善，让大家能更好地学习参考；语法提示插件HyperWorksPyAPI目前已经可以在VSCode中下载使用，相信能让我们写代码的效率提升一筹。
后处理开发
传统TCL中基于Handle的后处理开发，向来是初学者的一道门槛。如今，后处理包括HyperView和HyperGraph都已经支持Python开发，后续版本会逐步覆盖所有功能，如下图所示：
HyperView中对于常见的截取图片视频的功能，我们提供了CaptureVideoTool( )类来方便的截取图片、视频；HyperGraph中对于常见的绘制曲线功能，我们提供了CreateCurvesByFile( )类来方便的绘制曲线。
插件管理器 Extension Manager
在新版本中，我们提供插件管理器来规范化管理代码。强烈建议采用插件管理器管理平时开发的功能脚本。通过XML文件配置工作流和功能执行脚本，支持混合调用TCL脚本和Python脚本，比如功能一调用TCL脚本，功能二调用Python脚本。
以上就是关于HyperWorks二次开发新内容的全部分享。
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