【SimLab自动化】3分钟如何快速创建148个载荷？

注意：本文所有代码都基于 Altair SimLab™ 2020.1 经典界面。

差速器强度分析时要考虑螺栓预紧力，另外针对不同档位有 37 个工况，每个工况中有 4 个载荷加载点，加载点上受力和转矩。

图1 差速器壳体模型

载荷数据来自实验或者前期的多体动力学分析，保存为 csv 格式，可使用 Python 中的 pandas.read_csv 工具读取数据。csv 文件中每一行表示一个工况，每个工况都有 4 个载荷加载点，每个加载点都受 3 个方向的集中力和 3 个方向的转矩。

图2 载荷表（点击图片可查看高清大图）

根据不同的需求，在文末下载链接中提供两个版本的代码：初级版和高级版。

初级版可以认为是代码初稿，逻辑结构简单，但刚好能实现所需功能。代码将所有载荷步放到一个 Solution 中，且载荷和分析步都是自动编号，工况识别不方便。

图3 初级版效果

高级版在初级版上经过一定的优化，考虑了更多可能存在的问题，结构逻辑相对更复杂，代码可将分析步名称自动设置为 csv 文件中对应的分析步名称，以便识别工况，并且自动根据工况分组创建 6 个 Solution。

图4 高级版效果

两个版本的代码都有 4 个修改点，使用代码前需先修改，然后将代码复 制到 SimLab 中的 Python 窗口，按回车即可运行。

注意，修改代码时请使用英文输入法，否则可能会报错。

指定载荷数据 csv 文件绝对路径。Windows 系统默认是左斜杠，因此复 制路径后需使用转义字符 r 进行转义。

初级版：

高级版：

指定载荷加载点节点编号，可指定任意多个加载点，若增加加载点，csv 文件中需指定相应的载荷数据列，每个加载点对应 6 列数据。

初级版：

高级版：

指定载荷步数量，当前共 37 个工况，若增加工况数量，需增加 csv 文件行数，每个工况一行数据。

初级版：

高级版：

设置预紧力大小，当前预紧力为1000N

初级版：

高级版：

初级版和高级版两个版本的代码都不到 300 行，4 个修改点在代码末尾有明确的注释。

注意：Python 中以 # 开头的行为注释行，# 后面的内容都是注释。

图5 初级版修改点

图6 高级版修改点

SimLab 中做二次开发的基本思路为:

1）将需要实现的功能在 SimLab 界面中手动操作一遍，录制为宏代码；

2）修改宏代码，增强代码通用性。相当于 SimLab 提供了砖头，只需用 Python 语言将砖头按一定的结构叠在一起即可。

差速器强度分析需要用到创建 Solution、创建 loadcase、创建集中力和转矩、施加预紧力、关联预紧力工况等操作，撰写代码前需通过 Scripting - Record 工具录制好相应的宏代码。

录制好宏代码后，建议将每个功能对应的宏代码转换为函数，并对可能改变的对象进行替换，以备调用。

写代码时，建议开始位置导入需要使用的库，中间位置定义各种工具函数，末尾定义主函数调用前面定义的工具函数，即函数式编程，这种结构容易保证代码的逻辑清晰，可读性强。

下面是初级版代码中定义力/转矩的函数，调用函数时需指定节点编号数组 nodeid，节点载荷数组 force，以及载荷步编号 forceid 三个变量。

图7 载荷创建函数

SimLab 宏代码中所有对象都是字符串，其修改方法为 ’’’+variable+’’’，如载荷创建函数图中指定 Model 名称对应的代码，将模型名称由：

修改为

simlab.getModelName(“FEM/CAD”) 为 SimLab 中获取模型名称的接口，若括号中为 “FEM” 则表示获取网格模型名称，若括号中为 “CAD” 则表示获取几何模型名称：

定义集中力对应的代码中，将X方向的载荷大小由具体数值修改为 '''+str(force[6*num+0])+'''，读取 force 数组中的对象，并通过 str() 函数将其转换为字符串：

SimLab 2020.1中提供了五十多个接口，涉及到 Group、Entity、Parameters 以及后处理等方面，打开 SimLab 后按 F1 键可打开帮助文档，其中有详细介绍，每个接口都有示例代码（Sample Script）与使用说明。

图8 SimLab接口

本文对应的代码中主要使用了三个接口：

▇ 1、获取模型名称

SimLab 中很多操作都和模型名称相关，可用该接口自动获取模型名称，从而提高模型通用性。

▇ 2、根据前后缀识别Body

该接口可用于识别螺栓体，SimLab 自动创建的螺栓名称都以 “Body” 开头，通过下面的代码可将所有螺栓 Body 名称保存到变量 BodyNameList 中。

▇ 3、得到整个模型最大节点编号之后的下一个节点编号

比如整个模型最大节点编号为 999，则下面代码得到的编号为 1000。该接口是 SimLab 2020.1 新功能，之前的版本中不支持该接口，在需要创建节点时使用该接口，可确保赋予的节点编号没有被占用。

Python 有大量的标准库，另外还有丰富的第三方库。SimLab 已经支持了 Python 中大部分常用库，如本文代码中涉及到的 os、sys、numpy 以及 pandas 库。撰写代码之前如何确认想用的 Python 库是否已经被 SimLab 支持了呢？

有两种办法可以进行确认：

▇ 方法一：使用 import 方法直接导入库，若导入后不报错，即表示已经支持。

▇ 方法二：使用 help(“modules”) 查询，可输出 SimLab 支持的所有库，目前支持约 200 个库。