1、 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 基于 MSC.PCL语言的锚机自动加载程序二次开发 前 言 MSC.Patran 是世界公认最佳的集集合访问，有限元建模 ,分析求解及数据可视化于一体的新一代框架式软件系统，通过其全新的“并行工程概念”和无与伦比的工程应用模块，将世界所有著名 的 CAD/ CAE/ CAM/ CAT(测试 ) 软件系统及用户自编程序自然地融为一体。 MSC. Patran 独有的 SGM(单一几何模型 ) 技术可直接在几何模型一级访问各类 CAD 软件数据库系统 ,包括 UG、 Pro/ ENGI2NEER、 CATIA、 CADDSS、 Euclid、 SoildEdge
2、 、 Solid2works 、 AutoDesk MDT 及 I2DEAS 等各类 CAD/ CAM 软件数据库。除了框架系统外 ,MSC. Patran还拥有功能强大的各种专用分析应用模块 ,主要包括 : 1. MSC. Patran FEA(提供了静力、动力、热传导、非线型及优化灵敏度分析等功能 )； 2. MSC. Patran THERMAL (专用工程自动热分析软件系统 ,可处理各种复杂的传递问题 ,并提供了丰富的与温度相关的材料库、对流关系库及与时间和温度相关的专业函数库 )； 3. MSC. Patran LAMINATEMODELER(集复合材料设计、分析、制造于一体的软件系
3、统 )。 PCL (MSC. Patran Command Language)语言是 MSC. Patran的一个高级的模块化结构的编程语言和用户自定义工具，随同 MSC.Patran一起发布。使用 PCL语言可以创建新的或者改进 MSC.Patran功能，能为特定应用程序创建用户界面和数据库，能够调用 MSC.Patran内的所有函数和 MSC.Patran的二次开发技术。本文利用 PCL语言对 MSC.Patran进行二次 开发，编制了锚机载荷的自动加载程序，实现锚机螺栓分力自动加载，并通过将自编批处理程序与具有外部工具调用功能编辑器集成，开发出了 MSC.Patran的集成环境，并对软件
4、后处理系统集成化，有效地提高了工作效率。 现状与发展 本文自动加载程序的开发大致可以分为以下几个阶段： PCL 语言设计方法： 如前介绍， PCL 语言类似于 C 语言和 FORTRAN 语言，它包含与之相同的数据类型，也具有大量的函数库。除了基本的数学函数库和系统访问的函数库以外，它还提供了大量与有限元建模有关的函数，如几何建模函数，网格自动划分函数，载 荷施加，属性添加及结果后处理有关的函数。利用这些函数，用户可以编写自己的函数，并用系统命令 ！ library 将其加载到 PATRAN 中，建立与NASTRAN 的连接，可以在以后的建模中随时调用。 由于 MSC.Patran 没有自带的
5、程序编辑器，需要利用那些具有外部工具调用功能的编辑器，比如MicrosoftVisual C+、 Editplus 等 。 这些编辑器都支持用户自己开发的工具，首先要进行相关的参数设置，添加 PCL 工具菜单，将 PCL 开发环境与批处理程序集成 。 设置完成后就可以在编写函数文件的同时，直接通过编辑 器进行 PCL 函数文件的编译 、 转换等工作，极大地方便了程序开发。 编译批处理程序： 在使用 PCL语言进行锚机螺栓分力自动加载程序的编译中，需要不断对函数文件进行编译，调试。这就必须调用 MSC.Patran自带的编译程序 p3pclcomp.exe,通过 Patran命令行或 DOS窗口
6、中输入 !input*.pcl的方式来完成。在进行图形用户界面开发时，那些表示控件大小和间距的标准参数是在 appforms.p文件中定义的，在界面函数文件的开始部分使用 #include”appforms.p”语句就可以链接这些定义。 不过，此类界面函数文件还必须通过 C预处理程序 cpp.exe进行转换，也就是将 *.pcl文件转换为 *.cpp文件后才能使用。在程序编写初期，需要反复使用这些程序和指令进行错误调试，格式转换等工作，较为麻烦。所以本文编写了一系列批处理程序，使这些程序编译，调试工作可以快速，准确的完成，大大提高了工作效率。这些程序以 bat文件格式保存，在 dos状态下运行
7、， DOS主要是一种面向磁盘的系统软件，说的简单些， DOS就是人与机器的一座桥梁，是罩在机器硬件外面的一层“外壳”，有了 DOS， 我们就不必去深入了解极其的硬件结构， 也不必去死机硬背那些枯燥的机器命令。我们只需通过一些接近于自然语言的 DOS命令，就可以轻松的完成绝大多数的日常操作。另外， DOS还能有效管理各种软硬件资源，对它们进行合理的调度，所有的软件和硬件都在 DOS的监控和管理之下，有条不紊的进行着各自的工作。 起锚机外载荷自动加载程序的开发思路 起锚机作为现代船舶整体结构中不可或缺的一部分 ,其受力情况往往比较复杂 ,不能简单的作为船体的某一局部考虑 ,而需要结合船舶的整体进行
8、考虑 . 起锚机结构除了承受自身的重力荷载外 ,还要承受绳索的破断力作用以及迎风面和侧面风荷载作用 . 如若遇到较大波浪作用 ,还需经受波浪力的考验 .由于起锚机是船体结构的一部分 ,起锚机在受到上述荷载时也是对船体结构的一种考验 ,尤其是与起锚机直接相连的船体甲板部分 . 利用有限元计算软件对已设计好的船体结构进行分析验算 ,已成为当前结构设计中十分重要的环节。锚机有限元分析过程中，螺栓分点力的加载过程非常复杂。 MSC的 Patran Command Language语言提供了丰富表格和菜单库，供用户开发自编分析程序和图形界面， PCL语言被广泛应用于船体结构参数化建模与外载荷自动加载计算
9、。本文采用 自动加载方法大幅度的提 高了工作效率，有效地避免了数据录入错误的发生，使得有关科研人员可以轻松地运用自动加载的方法完成有限元分析时大量离散压力的施加。 参考文献： 1李邦国，路华鹏，胡仁喜 .Patran2006 与 Nastran2007 有限元分析实例指导教程 .北京：机械工业出版社 , 2008. 2刘兵山，黄聪 . Patran 从入门到精通 . 北京：中国水利出版社 , 2003. 3李春葆，陶红艳 .C 程序设计教程 .北京：清华大学出版社 , 2007. 4马爱军，周传月，王旭 .Patran 和 Nastran 有限元分析 . 北京： 清华大学出版社 , 2005.
10、 5唐友宏，陈宾康 .用 MSC.Patran 的 PCL 二次开发用户界面 .船海工程 ,2002，（ 3） . 6陈博，陈秀华，汪海 .MSC.Patran. 二次开发及其集成开发环境 .机械设计与制造 , 2009-7,(7). 7汤清洪 , 王兴贵 .Patran 中采用数据导入的创建场方法 .网络信息技术 ,2006-4,(4). 8管义锋 , 吴剑国 , 俞铭华 , 郭达 .船舶大开口结构有限元分析专用前后处理软件的设计J.船舶工程 , 2001， (6). 9王福花，肖熙 .船舶结构分析的前 后处理系统 .上海交通出版社， 1996，（ 8） . 10林慰 ,赵成璧 . 船体舱段
11、三维有限元模型参数化建模方法研究 .船海工程， 2008-2,(1). 11汪宏 ,刘安来 . 船体起锚机强度的有限元分析 .江苏科技大学学报 (自然科学版 )，2008-6,(3). 12何祖平 ,王德禹 . 基于 MSC.Patran 二次开发的结构参数化建模及其集成开发环境 .船海工程， 2005，（ 2） . 13胡甫才，周勇，向阳 . 锚机基座有限元分析与实验研究 .船海工程， 2007-4，（ 2） . 14伍友军，王晓宇 . 3000 吨级中 国海监船锚机基座强度分析 .船舶， 2009-9，（ 5） . 15郑瑞杰 . 锚泊系统受力分析 D.大连理工大学硕士学位论文， 2006
12、-6-15. 16Forde B W R , Foschi R O , Stiemer S F. Objectori2 ented finite element analysis J . Comp & St ruct ,1990 , 34 (3) : 3552374. 17White , David R Paul Kinney. Redesign of the paving algorithm: Robustness enhancements through element by element meshingJ , Proceedings. 6th International Meshing Roundtable. Sandia National Labo2ratories ,1997 : 3232335.
