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《ANSYS ACT宝典》带你快速上手仿真向导开发全流程

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作者 |小田老师，仿真秀专栏作者

导语：ANSYS ACT作为ANSYS系列产品的统一二次开发平台，提供了强大的仿真功能及流程定制化能力，即使不是专业的编程人员，也能为仿真工作流程创建定制化的应用插件。

一、ANSYS ACT概述

ANSYS Application Customization Toolkit简称ACT，是ANSYS系列产品的统一二次开发平台，ACT使用易于学习但功能强大的XML标记语言和IronPython编程语言，即使不是专业的编程人员，也能为仿真工作流程创建定制化的应用插件。

1、ACT的功能介绍

针对业务特定需求或行业特定需求，通用的ANSYS产品可能无法满足，为了方便用户定制ANSYS产品，以满足这些需求，ANSYS提供了ACT定制开发功能，有以下三种形式：

（1）添加新功能（Feature Creation）直接地、API驱动的ANSYS产品的二次开发，用户可定义自己的功能和操作。例如Mechanical中创建特定载荷、失效标准、自定义前后处理、求解器等。

自定义后处理（2）

仿真流程定制（Simulation Workflow Integration）可以把外部知识，如应用软件、流程、脚本集成到ANSYS生态体系中，可以在Workbench Project管理页面中定制仿真流程。例如：用户自定义的系统（System）和组件（Component）。

仿真流程定制

（3）流程压缩（Process Compression）实现ANSYS产品间的仿真流程的封装和自动化，其结果就是形成一个仿真向导（Simulation Wizard），用于仿真流程及经验的固化。

《ANSYS ACT宝典》带你快速上手仿真向导开发全流程_第1张图片

仿真向导界面

2、ACT支持的软件

ANSYS产品支持ACT开发的软件模块如下表所示，囊括电磁、结构、流体和多物理场仿真。

ACT支持软件在实际工程应用开发过程中，由于ANSYS产品本身功能大而全，所以在功能添加和仿真流程定制上需求相对较少，而采用流程压缩进行仿真向导的开发占绝大多数。因为仿真流程通常非常复杂，因此仿真使用往往会仅限于少数专家用户，从而会降低工作流程的整体效率。通过ACT向导开发，就可以利用成熟的仿真流程以及最佳实践，将特定的仿真流程压缩为简化、易于遵循的仿真步骤；这样即使是非专业用户可以使用向导逐步完成复杂的模拟，来快速生成所需的结果，提升整个企业的研发实力。今天我们文章内容会主要介绍ACT仿真向导的开发技术，另外两种模式后续文章再做介绍。二、ACT开发基础知识在进行ACT开发之前，我们需要了解以下术语和知识。1、ACT文件结构一个脚本化的ACT插件至少包括：① 一个XML文件

  • 定义UI内容、插件输入属性
  • 将应用程序事件与IronPython脚本函数绑定

②一个IronPython脚本文件

  • 实现仿真功能，事件驱动：定义事件调用函数
  • 支持访问外部扩展库

同时我们可以使用其他文件和文件夹来更好地组织内容，比如创建文件夹存放图标、帮助文件等。2、XML数据结构XML是可扩展标记语言(EXtensibleMarkupLanguage)的简称；XML和常见HTML类似，也是一种标记语言；而且XML是可以用来携带数据，本身是自描述性的。使用XML进行ACT开发前，我们需要知道如下的四个基本概念：① 标签/标记(Tags)

  • 标签是左尖括号(<)和右尖括号(>)之间的文本
  • 有开始标记 (如 ) 和结束标记 (如 )

② 元素(Elements)

  • 元素是开始标记、结束标记以及两者之间的所有内容
  • 示例中： 元素包含三个子元素：, 和

③ 属性(Attributes)

  • 属性是元素开始标记中的名称-值对（name-value）
  • 示例中：名称（name）和图标（icon）是 元素的属性

④ 开始标记 ()之间是注释。

XML数据结构

XML标记(tags)不是预定义的，每个应用都有自己的标记，ACT有自己的XML标记。有关各种标记、元素和属性的详细信息，参见《ANSYS ACT XML Reference Guide》。

3、仿真向导简介

向导(Wizard)用于启动和控制不同目标的应用程序，可以是Target Wizard；也可以是Project Wizard或Mixed Wizard。

① 目标应用向导 - Target Wizard

  • 只能在指定的ANSYS中目标应用中启动，如Mechanical、SpaceClaim、Fluent等；
  • 利用目标程序提供的脚本开发功能，在应用中仿真向导界面中提仿真流程的指导。

② 项目向导 - Project Wizard

  • 仅在ANSYS Workbench项目标签页中执行，通过后台调用组件模块，不会单独打开与之交互；
  • 通过Workbench脚本开发可以将任何数据集成应用程序集成到向导中，如Fluent、CFX、DM、SCDM、Mechanical等；

③ 混合向导 - Mixed Wizard

  • 在ANSYS Workbench项目标签页和一个或多个支持脚本功能的目标应用程序中执行；
  • 混合向导在Project标签页和目标应用程序中都提供了本地仿真向导，而且支持在目标应用中进行界面交互。
  • 结合了项目向导和目标应用向导的功能，提供全流程的仿真流程的封装与定制。

仿真向导也可同时用于Workbench和独立应用程序：仅Workbench应用环境下：

  • DesignModeler
  • Mechanical

Workbench和独立应用程序：

  • SpaceClaim
  • Fluent、Fluent Meshing
  • Electronics Desktop

4、Wizard向导定义Wizard完全是ACT插件的一部分，在定义Wizard时也需要定义构成插件的常用组件。

Wizard结构组成Wizard需要的定义插件的XML文件和其引用的IronPython脚本：① 与标准ACT插件所需相同，并使用相同的XML和IronPython语法；② 可选的自定义帮助文件

  • 包含文本、图像、图标或其他控件类型的HTML文件，用于为Wizard提供详细使用说明；
  • 对于Wizard，帮助文件可以储存在插件目录中的任何文件夹中；
  • 执行向导时，文件内容将显示在向导的交互界面中。

5、XML文件定义ACT有自己的XML标记，开发Wizard向导需要完成以下标签元素的定义。（1）元素定义为ACT中XML文件的根元素，包含以下的属性：name、version、icon、minorversion；标记间可添加子元素(element)：

  • ：表示插件的唯一标识符；
  • 和出现在摘要信息；

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