基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法技术

本申请公开了一种基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法，包括:在本地可视化界面中输入3D几何模型本地地址、材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向和分析类型，将数据上传到云端，云端的ANSYS workbench仿真软件导入3D几何模型、将材料参数赋予3D几何模型、对3D几何模型进行更新和网格划分，然后施加模态边界条件，接着进行模态分析的后处理，根据用户选择随机振动分析、谐响应分析或瞬态分析中的一种，再施加不同载荷并相应的进行后处理。本申请利用云平台进行仿真，提高了仿真效率,快速准确的做好航空电子产品故障行为仿真与可靠性预计。

An Automatic Interface Method for Vibration Cloud Simulation of Avionics Products Based on ANSYS Scripting Language

This application discloses an automatic interface method for vibration cloud simulation of aero-electronic products based on ANSYS script language, which includes: inputting local address of 3D geometric model, material parameters, fixed constrained position, PSD spectrum value and direction of load and analysis type into the local visual interface, uploading data to the cloud, importing ANSYS workbench simulation software of cloud into 3D geometric model, and material. The parameters are assigned to the 3D geometric model, the 3D geometric model is updated and meshed. Then the modal boundary conditions are applied. Then the post-processing of modal analysis is carried out. According to the user's choice of random vibration analysis, harmonic response analysis or transient analysis, different loads are applied and corresponding post-processing is carried out. This application uses cloud platform to simulate, which improves the efficiency of simulation and makes fault behavior simulation and reliability prediction of avionics products fast and accurately.

【技术实现步骤摘要】
基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法
本专利技术属于航空产品应力仿真
，具体涉及一种基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法。
技术介绍
航空电子产品一般是由具有独立功能的各类电子系统组成，例如飞行控制系统、导航系统等，它们是控制飞行器运行的大脑，其可靠性一直以来受到重视。航空电子产品的结构大致由机箱、电路板及其上的元器件以及连接部件组成，在任务过程中受到温度、振动、气压等的影响，目前通常采用应力仿真方法来保证其在各种环境下的可靠性。振动仿真就是应力仿真方法的一种，用于模拟飞行器在滑跑、上升、循环、下降、着陆等一系列任务阶段中的振动环境，考查其振动响应是否会造成产品的故障。航空电子产品结构复杂，大到机箱，小到重要的元器件，进行仿真的时候都需要加以考虑，因此有限元振动分析时的网格规模较大，加上航空电子产品属于多阶段多任务系统，不同阶段和不同任务的振动类型、振动量值、施加方向可能不同，因此，要对一个航空电子产品进行振动仿真，其计算规模较大，需要占用的存储空间大，通常利用工作站仿真也要很长的时间，很多用户由于缺少硬件和软件资源，无法开展振动应力仿真。云计算是提供了一种计算资源共享的形式，用户可以投入很少的资金和人力等资源，就可以通过台式机、笔记本、手机等方式接入数据中心，利用云端的软件、服务器、网络、存储器，按自己的需求进行运算。云计算的出现，为航空电子产品振动仿真提供了便捷条件，计算的效率也大大提高。航空电子产品的云端计算，就是用户在本地操作云端服务器上的计算机辅助分析软件，实现产品在振动环境条件下的应力响应计算的过程。要实现云端计算，首先要将模型和材料参数以及一些参数的设置传送到云端的振动仿真软件中，需要设计接口实现振动仿真软件的自动调用。航空电子产品的振动仿真包括模态仿真、随机振动、正弦振动和冲击仿真等类型，其中模态仿真是基础，后三者则要根据电子产品实际承受的振动类型来确定。不论是在本地计算还是云端计算，振动仿真的步骤通常都要包括建模、赋予材料参数、划分网格、设置边界和载荷条件以及后处理结果提取等。常用的航空电子产品振动仿真软件包括ANSYS、MSC.Nastran等，其中ANSYS软件的Workbench模块具有较强的三维模型处理功能，因此较为常用。且该软件提供了二次开发语言APDL和Javascript、Python程序的脚本语言，方便用户自动调用。通过调研发现，对于振动仿真的不同步骤，ANSYS的脚本开发语言是有所不同的，例如，赋予材料参数通过Python语言，而后处理结果提取需要使用JavaScript，需要综合利用不同的脚本语言，实现云端仿真接口的设计。通过对现有技术的查新和检索，国内外还没有关于航空电子产品振动云仿真的接口方法的报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种在云端进行航空电子产品振动云仿真的自动化接口方法，它的出现，能够克服现有的振动仿真在本地计算时候的效率不高、成本过高以及对技术人员能力要求过高的不足，使得航空电子产品的振动仿真更加高效，节约成本，易于推广，从而提高航空电子产品的可靠性水平。本专利技术公开了一种基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法，根据ANSYS软件为了方便用户自动调用提供的二次开发语言APDL和JavaScript、Python程序的脚本语言，在本专利技术中对振动仿真的不同步骤采用了不同的ANSYS的脚本开发语言，实现了用户在本地输入仿真数据后在云端自动完成仿真并将振动仿真结果返回本地，其具体步骤如下：步骤1，打开本地航空电子产品振动云仿真的可视化界面，在可视化界面中输入航空电子产品的3D几何模型本地地址、航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及用户根据所述航空电子产品的工作环境选择分析类型，全部输入完成后，上传数据到云端，上传的数据中至少包括3D几何模型本地地址、振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及分析类型；步骤2，用户上传的数据以jason文件形式保存后上传云端，通过Python脚本语言编写的jason转化格式代码，转化为云端ANSYSworkbench仿真软件能够识别的workbench文件格式放在上传数据包中；步骤3，从上传数据包中读取3D几何模型路径,通过Python脚本语言实现航空电子产品的3D几何模型从本地导入到云端的ANSYSworkbench仿真软件；步骤4，从上传数据包中读取航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数，通过Python脚本语言实现将材料参数赋予3D几何模型；步骤5，通过JavaScript脚本语言调用云端的ANSYSworkbench仿真软件中的Refresh和Update两个函数实现对3D几何模型的更新和网格划分，输出有限元网格模型；步骤6，从上传数据包中获取固定约束位置，通过JavaScript脚本语言调用ANSYSworkbench仿真软件中的AddSupport函数实现对有限元网格模型施加模态边界条件，输入为固定约束位置，输出为施加了模态边界条件后的有限元模态边界模型；步骤7，通过JavaScript脚本语言调用ANSYSworkbench仿真软件中的AddResult函数，对所述有限元模态边界模型进行模态分析的后处理，输入为有限元模态边界模型的几何体，输出为进行了模态后处理后的有限元模态后处理模型；步骤8，读取上传数据包中用户选择的分析类型，根据用户选择的分析类型执行不同的操作，分析类型分为随机振动分析、谐响应分析或瞬态分析中的一种，当用户选择为随机振动分析时，执行步骤9；当用户选择为谐响应分析时，执行步骤10；或者当用户选择为瞬态分析时，执行步骤11；步骤9，所述用户选择随机振动分析时，对所述有限元模态后处理模型施加随机振动边界条件并进行后处理，输出后处理结果为位移响应云图；步骤9结束后执行步骤12；步骤10，所述用户选择谐响应分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加谐响应边界条件并进行后处理，输出后处理结果为总加速度频率响应图；步骤10结束后执行步骤12；步骤11，所述用户选择瞬态分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加瞬态边界条件并进行后处理，输出后处理结果为冲击加速度响应图；步骤11结束后执行步骤12；步骤12，通过sftp远程拷贝命令将后处理结果返回本地计算机，并在步骤1所述的可视化界面中显示云端ANSYSworkbench软件对航空电子产品的处理结果。优选的，所述步骤9中对所述有限元模态后处理模型施加随机振动边界条件并进行后处理输出位移响应云图，具体为：读取上传数据包中载荷PSD谱值与方向，所述载荷PSD谱值中至少包括频率值和加速度功率谱密度，通过APDL脚本语言根据载荷PSD谱值与方向，对有限元模态后处理模型施加随机振动载荷，输出为有限元随机振动边界模型；然后，再通过JavaScript脚本语言调用ANSYSworkbench软件的AddResult函数对所述有限元随机振动边界模型进行后处理，该函数的输入为有限元随机振动边界模型的几何体，输出的后处理结果为位移响应云图。优选的，所述步骤10中对所述有限元模态后处理模型施加谐响应边界条件并进行后处理输出总加速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤1，打开本地航空电子产品振动云仿真的可视化界面，在可视化界面中输入航空电子产品的3D几何模型本地地址、航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及用户根据所述航空电子产品的工作环境选择分析类型，全部输入完成后，上传数据到云端，上传的数据中至少包括3D几何模型本地地址、振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及分析类型；步骤2，用户上传的数据以jason文件形式保存后上传云端，通过Python脚本语言编写的jason转化格式代码，转化为云端ANSYS workbench仿真软件能够识别的workbench文件格式放在上传数据包中；步骤3，从上传数据包中读取3D几何模型路径,通过Python脚本语言实现航空电子产品的3D几何模型从本地导入到云端的ANSYS workbench仿真软件；步骤4，从上传数据包中读取航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数，通过Python脚本语言实现将材料参数赋予3D几何模型；步骤5，通过JavaScript脚本语言调用云端的ANSYS workbench仿真软件中的Refresh和Update两个函数实现对3D几何模型的更新和网格划分，输出有限元网格模型；步骤6，从上传数据包中获取固定约束位置，通过JavaScript脚本语言调用ANSYS workbench仿真软件中的AddSupport函数实现对有限元网格模型施加模态边界条件，输入为固定约束位置，输出为施加了模态边界条件后的有限元模态边界模型；步骤7，通过JavaScript脚本语言调用ANSYS workbench仿真软件中的AddResult函数，对所述有限元模态边界模型进行模态分析的后处理，输入为有限元模态边界模型的几何体，输出为进行了模态后处理后的有限元模态后处理模型；步骤8，读取上传数据包中用户选择的分析类型，根据用户选择的分析类型执行不同的操作，分析类型分为随机振动分析、谐响应分析或瞬态分析中的一种，当用户选择为随机振动分析时，执行步骤9；当用户选择为谐响应分析时，执行步骤10；或者当用户选择为瞬态分析时，执行步骤11；步骤9，所述用户选择随机振动分析时，对所述有限元模态后处理模型施加随机振动边界条件并进行后处理，输出后处理结果为位移响应云图；步骤9结束后执行步骤12；步骤10，所述用户选择谐响应分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加谐响应边界条件并进行后处理，输出后处理结果为总加速度频率响应图；步骤10结束后执行步骤12；步骤11，所述用户选择瞬态分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加瞬态边界条件并进行后处理，输出后处理结果为冲击加速度响应图；步骤11结束后执行步骤12；步骤12，通过sftp远程拷贝命令将后处理结果返回本地计算机，并在步骤1所述的可视化界面中显示云端ANSYS workbench软件对航空电子产品的处理结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤1，打开本地航空电子产品振动云仿真的可视化界面，在可视化界面中输入航空电子产品的3D几何模型本地地址、航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及用户根据所述航空电子产品的工作环境选择分析类型，全部输入完成后，上传数据到云端，上传的数据中至少包括3D几何模型本地地址、振动仿真分析的材料参数、固定约束位置、载荷PSD谱值与方向、以及分析类型；步骤2，用户上传的数据以jason文件形式保存后上传云端，通过Python脚本语言编写的jason转化格式代码，转化为云端ANSYSworkbench仿真软件能够识别的workbench文件格式放在上传数据包中；步骤3，从上传数据包中读取3D几何模型路径,通过Python脚本语言实现航空电子产品的3D几何模型从本地导入到云端的ANSYSworkbench仿真软件；步骤4，从上传数据包中读取航空电子产品进行振动仿真分析的材料参数，通过Python脚本语言实现将材料参数赋予3D几何模型；步骤5，通过JavaScript脚本语言调用云端的ANSYSworkbench仿真软件中的Refresh和Update两个函数实现对3D几何模型的更新和网格划分，输出有限元网格模型；步骤6，从上传数据包中获取固定约束位置，通过JavaScript脚本语言调用ANSYSworkbench仿真软件中的AddSupport函数实现对有限元网格模型施加模态边界条件，输入为固定约束位置，输出为施加了模态边界条件后的有限元模态边界模型；步骤7，通过JavaScript脚本语言调用ANSYSworkbench仿真软件中的AddResult函数，对所述有限元模态边界模型进行模态分析的后处理，输入为有限元模态边界模型的几何体，输出为进行了模态后处理后的有限元模态后处理模型；步骤8，读取上传数据包中用户选择的分析类型，根据用户选择的分析类型执行不同的操作，分析类型分为随机振动分析、谐响应分析或瞬态分析中的一种，当用户选择为随机振动分析时，执行步骤9；当用户选择为谐响应分析时，执行步骤10；或者当用户选择为瞬态分析时，执行步骤11；步骤9，所述用户选择随机振动分析时，对所述有限元模态后处理模型施加随机振动边界条件并进行后处理，输出后处理结果为位移响应云图；步骤9结束后执行步骤12；步骤10，所述用户选择谐响应分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加谐响应边界条件并进行后处理，输出后处理结果为总加速度频率响应图；步骤10结束后执行步骤12；步骤11，所述用户选择瞬态分析时，对所述有限元模态后处理模型，施加瞬态边界条件并进行后处理，输出后处理结果为冲击加速度响应图；步骤11结束后执行步骤12；步骤12，通过sftp远程拷贝命令将后处理结果返回本地计算机，并在步骤1所述的可视化界面中显示云端ANSYSworkbench软件对航空电子产品的处理结果。2.根据权利要求1所述的基于ANSYS脚本语言的航空电子产品振动云仿真自动接口方法，其特征在于：所述步骤9中对所述有限元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，方家玥，康锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11