简述ANSYS图形界面二次开发

周凯旋

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

从20世纪70年代以来，随着计算机技术的迅速发展，有限元分析软件在结构分析中的作用日益显著，其中ANSYS作为大型通用有限元软件之一，拥有结构、热、电、磁、流体等分析功能[1]。由于ANSYS是作为一种通用有限元软件而使用，故在某些特定专业问题分析上流程复杂、操作繁琐、不易掌握，为了便于专业用户使用，ANSYS为二次开发提供了多种语言接口，用户可根据自身专业特点，对ANSYS进行功能扩充和系统集成。在ANSYS二次开发的过程中，主要用到APDL、UIDL、UPFs等语言，此外，ANSYS的运行依赖于TCL/TK脚本语言，因而ANSYS可以采用该种语言进行用户自定义界面编写，配合使用上述语言，极大的方便了用户根据自身需要对ANSYS进行二次开发。

1 UIDL

1.1 UIDL简介

UIDL是User Interface Design Language的缩写，就是用户界面设计语言。在ANSYS中主要完成以下三种图形界面的设计：主菜单系统及菜单项、对话框和拾取框、对话框帮助系统。一个完整的UIDL至少包含一个控制文件头及若干个结构块，控制文件头及结构块中各个位置代码均有严格规定[2-3]。

1.2 ANSYS调用UIDL

在安装有ANSYS的计算机上(15.0版本)，UIDL在如下安装目录下，ANSYS15.0ANSYS INCV150ANSYSGUIEN-USUIDL，在UIDL文件夹下，主要有UIMENU.GRN、UIFUNC1.GRN、UIFUNC2.GRN、MENULIST150.ANS等文件，前三个用于菜单界面的制定，最后一个是ANSYS调用UIDL的文件路径。也就是用户在编写UIDL语言时，可以在原ANSYS安装目录下的UIMENU.GRN、UIFUNC1.GRN、UIFUNC2.GRN中进行编写，亦可在其他任意位置编写自己的UIDL文件，只需要将ANSYS安装目录下的MENULIST150.ANS文件中的调用路径做相应修改即可。

1.3 菜单界面的开发

ANSYS菜单界面的开发基于UIDL即可，主要修改UIDL文件夹下的UIMENU.GRN与UIFUNC2.GRN文件即可完成菜单的添加[5]。根据编写规则，在UIMENU.GRN中的任意两个结构块之间编写自己的菜单代码即可。代码所在的位置决定菜单在界面上显示的位置，如图1所示菜单界面，其对应的一、二级菜单代码见表1，并在表中对代码所实现的功能做出解释。

图1 菜单界面示例

三级菜单的添加需要在UIFUNC2.GRN文件中进行，在UIFUNC2.GRN中的代码编写规则与表1相同，同样在任意两个结构块之间编写三级菜单的代码，最后将Doproject添加至UIFUNC.GRN中的根菜单(Menuroot)下即完成图1所示菜单界面的编写。

通过以上编写，完成在ANSYS中添加自己的菜单界面，单击菜单选项所响应的界面，可以在UIDL中进行编写，也可以采用TCL/TK语言进行编写并生成一个TCL文件，只需在UIDL中调用该文件即可。

表1 一、二级菜单源代码

2 TCL/TK编写用户界面

2.1 创建窗口

在创建用户界面时，窗口是最顶层结构，其他一切构件的摆放均需要在窗口上实现，如Toplevel.Dcck 可以创建一个名称为Dcck的窗口。命令Wm Title.Dcck “建模窗口”设置窗口标题显示的文本内容为“建模窗口”。在创建顶层窗口之后，才能在窗口上面进行其他构架的设计[6]。

2.2 标签、标签框架及按钮

创建标签的命令是Lable，如“Label.H -Text “名称”-Relief Sunken -Width 10 -Font {仿宋 25}”，.H是所创建标签的名称，Text为标签显示的文本内容。标签的文本选项有Text与Textvariable两种，Text是文本要显示的字符串，Textvariable 选项可以将它的值设置为一个对全局的变量并显示该变量的内容，当文本框中的内容改变时，该变量会发生相应的改变。-Font用于设置标签字体。Labelframe命令与Label命令格式相似，用于创建标签框架，并将界面上的组件进行分组，使界面整洁有序。

创建按钮的基本语句如：Button Cancel -Text “取消” -Command Quxiao。创建了一个名为“Cancel”的按钮，按钮上显示的文本内容为“取消”，-Command选项为按钮创建一个名称为“Quxiao”响应过程，但这个过程的响应功能还需要另外定义。

创建输入框的命令为Entry，如Entry.Entry -Width 20 -Relief Sunken，创建一个名为Entry的输入框，指定其宽度为20，-Relief选项用于设置输入框的凹凸样式，其后面参数有Raised、Sunken、Flat、Groove、Ridge，同样适用于标签框架。

2.3 几何管理器

TK的几何管理器决定组件在窗口上的位置及尺寸。TK中有三种几何管理器分别是打包器(Pack)，定位器(Place)与网格管理器(Grid)。最常用的为Grid，它将界面划分网格，将组件在窗口上按行列布置，其后面的属性有-Row(行位置)，-Column(列位置)。Rowspan(跨行)，Columnspan(跨列)，如Grid $Lab1 -Row 2 -Column 1，将Lab1放在窗口上的第二行，第一列位置。

2.4 图像

创建图像的语句如：Image Create Type Name Option Value。Image Create是创建图像的命令；Type是图像的类型；Name是的图像的名字；Option Value对参数指定图像的属性。图像可以采用内部命令创建也可以调用已有的图片。图片的显示可以采用如下方法，先读取图片并将其显示在一个标签上，然后通过Grid命令将带有图片的标签显示在窗口上。

2.5 事件绑定

绑定事件可以实现图形的动态刷新。绑定事件的命令为bind，可以用于绑定的事件有Key或Keypress—按下按键，Keyrelease—释放按键，Button或Buttonpress—按下鼠标键等。如语句：Bind.Entry {.Entry Delete Insert}。第一个参数指定了要创建绑定的窗口名，它也可以是组件的名称；第二个参数指定了绑定组件将要响应的事件，它可以是一个或多个，在本例中是单个事件Keypress；第三个参数是任意的TCL脚本，定义组件所绑定的事件发生时所要执行的过程，绑定可以触发任意次，如果没有解除绑定的命令，只要事件被触发，它会一直执行。调用Bind.Entry {}带空TCL脚本的语句可以解除绑定。

综合运用以上功能，用户即可根据自身需求编写出自己的用户界面，将编写该界面所用的每一类代码举例列于表2，配合使用如下代码，即可编写出图2所示用户界面。

表2 部分源代码

图2 自定义用户窗口界面

2.6 TCL/TK与ANSYS的交互

用TCL/TK编写的界面文件以TCL为扩展名，将编写好的TCL文件放在电脑中，并在ANSYS中可以通过以下三种命令的方式调用TCL/TK所编写的文件。

(1)～Tcl，’Source Filename’；

(2)～Tk，’Source Filename’；

(3)～Tui, ’Source Filename’。

其中’Source Filename’是TCL/TK程序，包括调用路径和所要调用的TCL文件名。在用UIDL所编写的菜单中也可以调用TCL文件，要实现该功能就要在用UIDL编写菜单时使用:C命令，在该命令后编写相应调用语句。

TCL文件亦可向ANSYS传递命令，实现该功能的命令为Ans_Sendcommand，在上述编写界面的TCL文件中，在代码开头加入Ans_Sendcommand，那么在该代码后面即可编写ANSYS自身的APDL命令，用于建模计算等。也就是ANSYS的用户界面编写及后续的计算分析命令，均可集成于TCL文件中。

3 结论

本文介绍了在ANSYS中通过修改UIDL中相应文件来定制用户自定义菜单的方法，运用TCL/TK中创建窗口、标签以及按钮等功能编写用户界面，通过几何管理器实现构件在窗口上的合理摆放，并由绑定事件功能实现界面上构件的过程响应，最后通过ANSYS与TCL文件互调命令，实现ANSYS调用集成的TCL文件与TCL文件向ANSYS传递命令。根据该方法，用户可以方便的编写符合自身需求的界面，并将部分ANSYS命令集成于TCL文件中，从而可以大大提高设计效率。此外，本文给出代码示例，可以为其他用户开发自身需求的界面提供参考。