轻松上手Mechanical脚本自动化

4年前浏览4153

还在用APDL？你Out了！快使用ANSYS ACT及其强大的API编写脚本，我们可以轻松地自动化Mechanical的日常任务，固化仿真分析流程，极大提升工作效率。

1、Mechanical脚本概述

脚本是指使用编程语言与软件产品进行交互和修改。Workbench Mechanical支持两种脚本语言：JavaScript和ACT Python，两者都暂不支持脚本录制，只能基于API编写。

ACT 自动化API是基于Python语言，允许我们自动化Mechanical仿真过程（网格划分、模型设置、后处理等）和获取或设置与本地Mechanical对象的相关数据，这在此之前需要使用JavaScript，现在可以使用IronPython编写实现自动化脚本。

Python是一种面向对象、解释型的高级编程语言，语法简洁、优雅、编写的程序易读，易于学习和掌握，适用于非高级开发人员。对于Mechanical脚本开发来说，JavaScript脚本开发目前没有公开的API文档可供参考。

ANSYS提供了非常详细和全面的基于Python的ACT开发文档，而且正在逐步扩展和完善ACT开发��能，所以说基于Python的ACT开发代表了以后ANSYS二次开发的发展方向。微信后台回复关键字：“ACT开发文档”，即可获得18.0~2019R3的ACT开发文档。

2、ACT Python脚本编写

在尝试编写Mechanical自动化脚本之前，我们首先应该熟悉IronPython2.7的使用方法，然后需要了解Mechanical中ACT控制台、对象结构、如何访问对象及其子对象、如何设置和修改对象的属性值等。

2.1 ACT控制台

Mechanical中的ACT控制台提供ACT Python脚本命令的输入，以便我们开发和调试脚本代码。

打开后的ACT控制台如下所示。通过控制台窗口以交互式执行脚本命令，我们可以：

为扩展的ACT插件查找合适命令；
访问和设置Mechanical中对象数据；
在开发插件之前测试脚本代码；
调试开发的ACT插件。

ACT控制台支持多行脚本命令编辑、代码自动缩进、代码自动补全、代码高亮、历史记录和代码片段管理，常用的快捷键如下。

2.2 代码自动补全

ACT控制台提供智能的自动补全功能，这意味着它考虑了括号或引号等语法元素。当在编辑器中输入句点时，命令行上方将显示一个可滚动的建议列表，方便我们快速完成脚本命令键入。

每个代码补全建议都有一个带有字母和颜色编码的图标：

方形图标中的字母描述了成员的类型，如P代表属性(Property)，M代表方法(Method)。
圆形图标中的字母描述所选成员的返回值类型，如C表示类(Class)，E表示枚举(Enumeration)。

2.3 Mechanical对象结构

ACT自动化API提供对Mechanical结构树中所有对象的访问权限，允许我们创建对象、删除对象或修改对象属性。

通过ACT访问Mechanical结构树时，ExtAPI.DataModel.Project是所有对象的根节点。
脚本对象访问遵循和Mechanical结构树相同的结构，从这里我们可以访问所有子节点上的对象。
例如访问Mesh对象，我们输入ExtAPI.DataModel.Project.Model.Mesh，或者可简写为Model.Mesh；可以采用相同方式访问模型所有第一级对象(如Geometry、CoordinateSystems等)。

除了Environment对象(如边界载荷、后处理等)之外，结构树中的所有对象都遵循单例模式，即第一级对象的实例对象不可能同时存在两个。
Environment对象作为第一级对象的子对象，存在一个或多个实例对象，不存在直接的访问点。例如，我们可以添加多个Pressure载荷，如果要想访问这些对象，就必须通过Children属性或GetChildren方法访问。

2.4 ��问子对象

如上所述，对于能在Mechanical结构树中存在多个实例的对象，不存在直接的访问点。

对于这些子对象，我们可以按照以下方法访问：

①引用父对象实例，使用Children属性或者GetChildren方法，获得所有子对象列表。

②通过列表索引或对象名称(Name)引用的方式去获得子对象。下面我们通过一个实例演练一下。

上面模型中，可以直接通过结构树访问Named Selections对象，并将实例对象赋值给变量nsObject；
然后获取nsObject对象的Children属性得到子对象列表；也可以基于父对象中子对象的枚举类型，使用GetChildren方法获得子对象列表，方法需要传入两个参数：①枚举类型 (DataModelObjectCategory)，指定要查找的对象的类别。②布尔类型，指定是否递归地检索子类。
获得子对象列表之后，将其赋值给nsList变量。
最后通过nsList的列表索引访问子对象；获得子对象之后，我们可以访问它们的Name属性，然后在控制台打印出来，代码和结果如下。
# 获取Named Selections实例对象
nsObject = Model.NamedSelections

# 三种方法获取Named Selections对象的子对象列表

nsList = nsObject.Children

nsList = nsObject.GetChildren(DataModelObjectCategory.NamedSelection,True)

nsList = DataModel.GetObjectsByType(DataModelObjectCategory.NamedSelection)

# 列表索引方式获得子对象实例

nsFixed = nsObject.Children[0]

nsPress = nsObject.Children[1]

nsBracket = nsObject.Children[2]

# 访问子对象的Name属性，打印到控制台

print nsFixed.Name, nsPress.Name, nsBracket.Name

上面代码中，我们通过列表索引获取子对象，同样也能通过其名称引用子对象实例，封装的代码方法如下：
# 给定Named Selection名称获取子对象实例
def GetLocByName(ns_name):

for ns in Model.NamedSelections.Children:

if ns.Name == ns_name: return ns

nsFixed = GetLocByName("FixedSurface")

nsPress = GetLocByName("PressSurface")

nsBracket = GetLocByName("BracketBody")

2.5 添加子对象

Mechanical结构树中的第一级对象都可作为父对象添加子对象；在界面上我们可以选中父对象，然后单击右键会出现菜单，选择Insert项下的子菜单项就可添加子对象。

ACT自动化API中，要想添加子对象到结构树中，首先要获得其父对象实例，然后调用父对象的addObjectName()方法，其中ObjectName是所需对象的名称；最后需要设置子对象的属性参数。

例如，我们在静结构 (Static Structure) 分析下添加一个Force载荷，可输入以下代码：

#1.To get the static structural analysis object, type:

analysisObj = Model.Analyses[0]

#2.To create the force and assign it to a variable, type AddForce(）

force = analysisObj.AddForce()

#3.Now we can manipulate the created force's property using

force.TypeHereAProperty = TypeHerePropertyValue

2.6 修改对象属性

一旦我们获得Mechanical对象的实例后，就可以在ACT控制台中，通过脚本命令读取和修改界面上详细视图(Details View)中对应的属性参数。

在Mechanical中属性值常见的有6种输入类型：Number、Enumeration、Bool、Quantity、Scoping和Magnitude，下面我们详细介绍一下使用方法。

(1) Number值类型

对象详细视图下需要输入无单位数值的项，属性值应该赋予对应Number值类型，如int整形。例如更改分析设置中的计算步数，输入如下。

(2) Enumeration值类型

对象详细视图中提供下拉框选择的选项，属性值应赋予对应的Enumeration值类型，如下设置属性SolverType值为SolverType.Direct枚举类型。

(3) Bool值类型

对象详细视图中需要只选择On和Off的选项，属性值应赋予对应的Bool类型。比如激活分析设置中的大变形选项，输入如下。

(4) Quantity值类型

对象详细视图中需要输入带单��数值的项，属性值应赋予对应的Quality类型：类型为Quantity(‘value[unit]’)。例如，更改网格单元格尺寸为2mm，输入如下。

(5) Scoping值类型

对象详细视图中Scope组中需要指定Geometry的项，对象的Location属性应赋予对应的Scoping值类型。Mechanical提供两种指定方式：Geometry Selection和Named Selection。例如，添加一个Pressure载荷，并指定加载的边界位置，我们采用两种方式实现，输入如下。

Geometry Selection选择：需要先创建一个SelectionInfo对象，然后将几何实体赋予SelectionInfo对象的Entities属性，最后指定给压力载荷对象的Location属性。

Named Selection选择：需要得到Named Selections下子对象的实例，然后指定给压力载荷对象的Location属性。

(6) Magnitude值类型

对象详细视图中需要输入Magnitude值的项，属性值应赋予Magnitude值类型；Mechanical中提供三种输入模式：①公式输入②表格数据③常数类型。例如，我们继续以(5)中的压力载荷对象，给定载荷数值大小。

公式输入

表格数据

常数类型

2.7 输出云图

云图输出首先需要创建后处理对象，然后激活对象让其高亮显示，最后使用Graphics.ExportImage方法，指定输出的图片路径即可。例如，我们创建一个总变形云图，然后输出照片，代码示例如下。

total_deform = Model.Analyses[0].Solution.AddTotalDeformation()total_deform.EvaluateAllResults()total_deform.Activate()Graphics.ExportImage("E:\\Workdata\\total.png")

3、Workbench集成

在Workbench脚本中可以通过SendCommand命令将ACT Python命令发送Mechanical去执行，以实现仿真流程的集成，代码示例如下所示。