发一篇技术论文 有关二次开发

MSC.PCL语言在产品优化设计中的应用

上海日立电器有限公司技术开发中心 宋国航 童振华

(上海市浦东金桥出口加工区云桥路1051号 邮编：201206)

摘 要：

在产品开发和优化过程中，新产品的零件模型需要经常进行设计更改和修正，而且需要对每一次更改进行分析和性能预测，这是一个不断更改和分析的过程。如果利用PCL语言，开发者通过编程创建客户化界面窗口，实现模型的读入、划分网格、定义材料特性、施加载荷和实现分析等反复功能，就会大大方便工作，提高工作效率，事半功倍，具有很高的实用价值。

关键词：优化 PCL语言 客户化

一、引言

美国MSC公司的Patran软件平台是世界一流的计算机辅助分析前后处理器，其基于世界领先的CAE并行工程概念，具有快速几何建模、通用有限元网格划分和方便的边界条件和材料特性定义的前处理功能，以及强大的有限元分析结果可视化后处理功能。而PCL（MSC.Patran Command Language）命令语言是集成于MSC.Patran中的一个高级化、模块化结构的全功能计算机编程语言和用户自定义工具，类似于C语言和FORTRAN语言，具有标准C语言的几乎全部功能，可以编制具有MSC.Patran风格特色的Motif界面或生成专用应用程序，如提供了丰富的表格和菜单库，供用户集成自编开发的分析程序或特定的图形界面于MSC.Patran软件系统中。同时，PCL语言提供的表格生成功能使得用户自编的PCL函数能够通过按钮等部件选项来执行。

我们公司是国内生产空调压缩机的重要企业。在市场全球化的战略发展下，公司将继续从“规模、品种、技术、手段”四个方面领先的综合优势去积极构筑第二个战略平台，努力成为全球供应商。成为全球供应商就必然面临全球化竞争的挑战，必须具有参与全球化竞争的能力。因此，我们公司非常重视技术开发的投入，不断开发和优化产品。在产品开发和优化过程中，新产品的零件模型需要经常进行设计更改和修正，而且需要对每一次更改进行分析和性能预测，这是一个不断更改和分析的过程。如果利用PCL语言，开发者通过编程创建客户化界面窗口，实现模型的读入、划分网格、定义材料特性、施加载荷和实现分析等反复功能，就会大大方便工作，提高工作效率，事半功倍，具有很高的实用价值。

二、应用过程

在MSC软件Patran和Nastran的长期使用分析过程中，开发人员不断总结经验，寻找最佳工作方案，提高自己的工作效率和工作质量，以便有利于新产品的开发进度和质量。在新产品某型号压缩机的开发过程中，需要对曲轴零件进行优化设计和比较分析。由于优化设计方案比较多，而且需要与其它相似零件进行分析比较，因此，工作比较繁复和紧张。所以，在此开发优化过程中，使用PCL语言，进行编制了客户化界面和自定义功能，使得繁复的工作简单化和统一化，大大方便了工作，也降低了设计周期。

在PCL应用过程中，首先根据设计方案建立产品的多种CAD仿真模型，并根据设计要求对某CAD模型进行CAE分析；然后，编制客户化界面，界面上的按钮等部件具有的自定义功能与CAE分析的步骤相关联；最后，通过客户化界面提供的功能，继续对其它设计模型进行CAE分析，结合Patran的系统环境，完成对分析结果的研究及产品的性能预测。在客户化界面上，根据CAE分析步骤，设计了相应的按钮部件，其包含了相关的PCL命令和函数，点击按钮，就可执行PCL命令，完成所需功能。

应用流程框图如下： 客户化界面如下图：

由于在新产品的优化设计中，需要有较多的优化设计方案，因此也有较多的产品CAD模型，所以需要对各种CAD模型进行CAE分析，并且进行结果分析和性能预测。

读入CAD模型的Patran界面，如下图：

应用PCL命令和函数来实现读入CAD模型的过程，部件的功能程序如下：

function button3()

INTEGER uil_file_import_ps_tr_xmt_count(5)

INTEGER uil_file_import_ps_patran_count(4)

REAL uil_file_import_ps_tr_model_tol(2)

p3_ug_xmt_import( "D:\sgh-bb\cae-test\part1.x_t", "", "express.opt", TRUE, 0, @

uil_file_import_ps_tr_xmt_count, uil_file_import_ps_patran_count, @

uil_file_import_ps_tr_model_tol )

uil_toolbar.shaded_smooth( )

gu_fit_view( )

end function

定义材料特性的Patran界面如下，可用PCL函数material_create( )和elementprops_create( )实现

定义材料特性，如下图： 有限元网格划分及施加边界约束和载荷，如下图：

实现有限元网格划分的部件的功能程序为

function button4()

ui_exec_function( "mesh_seed_display_mgr", "init" )

INTEGER fem_create_mesh_solid_num_nodes

INTEGER fem_create_mesh_solid_num_elems

STRING fem_create_mesh_s_nodes_created[VIRTUAL]

STRING fem_create_mesh_s_elems_created[VIRTUAL]

fem_create_mesh_sol_3( "TetHybrid", 16400, "Solid 1", 4, [3., 0.1, 0.60000002, @

0.], "Tet4", "#", "#", "Coord 0", "Coord 0", fem_create_mesh_solid_num_nodes, @

fem_create_mesh_solid_num_elems, fem_create_mesh_s_nodes_created, @

fem_create_mesh_s_elems_created )

ga_fit_view( )

end function

边界约束和载荷可以用loadsbcs_create2( )函数来定义边界约束、集中力或面压力等。

在完成对产品模型的分析后，就可以应用Patran的后处理功能对分析结果进行研究和整理，对产品进行性能预测，得出产品的最佳设计方案，从而应用其方案完成产品的优化和设计要求。 后处理的结果显示如右图：

三、结论

在产品开发优化的过程中，总结自己的工程分析经验，编制客户化的功能表格，迅速执行操作命令，并且结合PATRAN的强大丰富的系统环境，相辅相成，使得工作更有意义，更富有成效。

PCL语言就是PATRAN的操作命令语句，在熟悉PATRAN的过程中，应用PCL语言的命令和库函数等功能，会大大提高工作效率，也会提高对PATRAN等MSC软件产品的熟悉和应用能力。应用PCL语言，不断进行工程分析和经验积累，实现经验知识和软件应用的整合，实现CAD/CAE的可持续发展。