基于AutoCAD的鑄件凝固溫度場數(shù)值模擬

2014-12-07 孫建波 佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

  采用AutoCAD 二次開發(fā)工具AutoLISP 編寫了鑄件凝固溫度場數(shù)值模擬程序. 界面具有與AutoCAD 相同的風(fēng)格,具有方便用戶使用的菜單和對話框,集前處理、溫度場求解和后處理于一體,避免了AutoCAD 和其他計(jì)算軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換,提高了工作效率. 實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,本程序能有效地模擬鑄件凝固過程中溫度場的變化情況。

  鑄造過程的溫度場計(jì)算是其他計(jì)算和預(yù)測,如應(yīng)力場、固相率場和缺陷等的基礎(chǔ),可以為設(shè)計(jì)鑄造工藝提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。 現(xiàn)今,用數(shù)值模擬的方法來分析鑄造工藝的可行性已成為鑄造工藝設(shè)計(jì)的重要手段,得到了廣大鑄造工作者越來越多的重視。Auto LISP 是1986 年AutoCAD V2. 18 提供的二次開發(fā)工具,是一種解釋性的人工智能語言.即可以勝任通常的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析,又能直接調(diào)用幾乎全部的AutoCAD 命令,其優(yōu)點(diǎn)是語言規(guī)則簡單,易學(xué)易用,直接針對AutoCAD,對于交互式的程序開發(fā)非常方便. Auto LISP 語言最典型的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪圖程序設(shè)計(jì)以及驅(qū)動Auto CAD提供PDB 模塊構(gòu)成DCL 文件,創(chuàng)建自己的對話框。

  本文采用Auto LISP 語言開發(fā)了鑄件凝固溫度場數(shù)值模擬程序,在AutoCAD 環(huán)境下運(yùn)行,具有與AutoCAD 標(biāo)準(zhǔn)用戶界面相同的風(fēng)格. 包括前處理、溫度場求解和后處理等各項(xiàng)功能.

  1、AutoLISP 編程

  數(shù)值模擬程序主要包括3 個(gè)部分: 前處理部分、求解部分和后處理部分. 前處理的任務(wù)是生成幾何模型和網(wǎng)格模型、施加邊界條件和材質(zhì)特性.求解部分的任務(wù)是對傳熱控制方程進(jìn)行計(jì)算. 后處理的任務(wù)是將求解部分的計(jì)算結(jié)果以各種方式進(jìn)行顯示和分析. 本文中,為方便使用編寫了下拉式菜單文件( 其擴(kuò)展名為. mnu) ,將前處理、溫度場求解和后處理部分分別定義在POP1,POP2 和POP3區(qū)域,如圖1 所示的3 個(gè)自定義下拉菜單. 每個(gè)下拉菜單都被分配了相應(yīng)類型的命令,點(diǎn)擊命令名,就會執(zhí)行相應(yīng)的功能. 為了程序與用戶之間能夠友好地交流數(shù)據(jù),AutoLISP 提供了對話框設(shè)計(jì)語言DCL( Dialogue Control Language) ,如果命令名后面帶有“…”則表示點(diǎn)擊該命令會彈出對話框. 采用DCL 開發(fā)出的“對話框”界面與AutoCAD 用戶界面具有相同的風(fēng)格,如圖2 所示. 每個(gè)對話框都是由各自的擴(kuò)展名為. dcl 的對話框文件生成. 數(shù)據(jù)處理和繪圖操作則是由多個(gè)擴(kuò)展名為. lsp 的AutoLISP源文件來完成的。

自定義的菜單

圖1 自定義的菜單

  結(jié)論

  本文以AutoCAD 為平臺,采用AutoLISP 語言作為二次開發(fā)工具,開發(fā)了鑄件凝固過程溫度場數(shù)值模擬程序. 開發(fā)出的用戶界面具有與AutoCAD相同的風(fēng)格,具有方便用戶使用的菜單和對話框.集前處理、溫度場求解和后處理于一體,避免了AutoCAD 和其他計(jì)算軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換,工作效率提高. 能夠以等間距和不等間距的形式劃分計(jì)算網(wǎng)格并以云圖、冷卻曲線和溫度場曲線等多種方式對模擬結(jié)果進(jìn)行顯示和分析。