SCDM二次开发速成：技巧与应用

SpaceClaim简称SCDM，是ANSYS的一款强大的多功能3D直接建模软件，作为其结构和流体分析默认几何前处理模块，为用户提供非常强大的脚本建模功能，可快速实现仿真模型参数化建模、几何修复和装配、边界位置识别等，大幅缩短仿真前处理周期，提升仿真效率。

1、SCDM二次开发概述

1.1脚本建模的优点

• 自动化繁琐的手工流程；
• 自动化重复的任务；
• 实现终端用户的命令；
• 管理高度参数化的模型；
• 在新模型中重用设置。

1.2 Python脚本语言

Python是种高级动态编程语言，是由Python之父-Guido van Rossum在1991创建发行，应用范围从Web开发、GUI开发、数据科学到人工智能再到DevOps。

Python支持多种编程范式，包括面向对象的、命令式的、函数式的和过程式的，并拥有一个大型的、全面的标准库。其作为一种通用的脚本开发语言，相比其他编程语言更加简单、易学，而且其面向对象特性相比Java、C#、.Net更加彻底，非常适合快速开发。根据TIOBE编程语言社区排行榜，Python稳居前三，反应了当今Python的热门程度。所以学好Python，走遍天下都不怕！

SCDM和Workbench的脚本语言都是基于IronPython：是一种在.NET和Mono上实现的Python语言。IronPython是.NET框架的优秀补充，它为Python开发人员提供了.NET框架的强大功能。我们可以通过CLR平台，加载.NET Framework(基类库、GUI框架)和任何以.NET为基础的动态链接库；如下代码所示：脚本中可以引用“Microsoft.Office.Interop.Excel.dll”，实现仿真流程与Excel表格之间的交互。

2、脚本录制和运行

SCDM提供脚本录制功能，帮助我们记录基础脚本，并对每一步操作做了相应注释，方便用户后续查看及编辑脚本。

2.1脚本录制可以通过以下几个步骤录制操作脚本：① 启动SCDM软件，选择File>Script打开脚本编辑器；② 确保脚本编辑器中Record按钮为选中状态；③ 像往常一样操作界面建模，SCDM会自动记录操作脚本。

2.2脚本运行模型创建完成后，按照以下步骤检查脚本的有效性：① 点击Record按钮，取消选中状态，停止脚本录制；② 在脚本开头添加“ClearAll()”命令，以便删除创建的几何并从头重新构建；

③点击Run Script按钮，运行脚本检查模型是否重新生成。

2.3保存脚本检查无误的脚本可以通过以下几种方式保存：

• 可在Console中点击Save按钮，保存为.scscript二进制文件；
• 或者在Console中单击Save as按钮，另存为Python格式.py的文件；
• 作为Group发布并保存在模型中(.scdoc)；
• 作为工具发布(beta版)，可作为工具使用。

2.4脚本录制的局限性SCDM脚本录制为我们提供了快速生成脚本的方法，但生成的基础脚本本身具有局限性，部分限制罗列如下：

• 录制脚本中不包含所有的建模操作，部分特征选取和生成操作无法录制；
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• 录制脚本中几何特征选择随着几何尺寸或拓扑变化后，特征位置识别可能会失效，导致后续特征生成操作失败，稳定性不强；
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• 对于高度参数化或复杂的模型，基础脚本参数化程度低，也不利于参数管理和自动化建模；
• 对于外部导入模型，基础脚本无法自动识别相应特征，无法对几何进行自动识别修复、零件自动装配、自动创建NamedSelection用于边界加载，适用性差；
• 录制脚本只具备基础建模功能，若想与外界数据交互和扩展功能，如Excel表格、SQL数据库等，就需要在其基础进行二次开发。

3、SCDM二次开发

基于上述局限性，在进行SCDM二次开发时，可先录制基础建模脚本，然后在其基础上进行修改，添加几何特征识别算法，并扩展相应功能。那在开始之前我们需要了解以下概念。3.1开发文档SCDM提供了非常完备的API开发文档，文件位于软件安装目录，如下：

• 脚本开发文档(Scripting API)

InstallDir\scdm\SpaceClaim.Api.V17\API_Scripting_Class_Library.chm

• 核心开发文档(Core API)

InstallDir\scdm\SpaceClaim.Api.V17\API_Class_Library.chm

上述的开发文档API囊括了SCDM中的建模操作，能实现界面操作等同的功能。在使用开发文档之前，我们需要理解SCDM中的对象和数据结构。3.2文档结构-Document Structure在SCDM中，文档(Document)是加载和保存模型的单元。假设文档已保存，则文档对应于磁盘上的SpaceClaim的*.scdoc格式文件。所以，SCDM中所有的对象和数据结构都是建立在文档基础上的。SCDM中文档包含以下对象：

组件-Parts

• 文档总是包含至少一个组件，称为其主要组件，这代表着一个设计(Design)。如果主组件有内部元件(Components)(属于同一文档的其他组件的实例)，文档也将包含其他组件。内部元件也用于梁轮廓、中面元件和展开钣金元件。

图纸-Drawing Sheets

• 文档包含零个或多个图纸。

材料-Materials

• 文档包含零个或多个文档材料，这些材料由该文档中的元件(Parts)、设计体(Design Bodies)或梁(Beams)使用。

窗口-Windows

• 一个文档包含一个或多个窗口，显示结构树中对象几何结构，还提供与之交互的图形界面。

图层-Layers

• 文档包含一个或多个图层，活动层是窗口的属性。

3.3组件结构-Part StructureSCDM中的组件是包含许多对象模型的容器，也是脚本开发最常用到的类对象。结构如下：

元件-Components

• 一个组件包含零个或多个元件；元件是另一个模板组件的实例；模板组件可能属于同一个文档(内部元件)，也可能属于另一个文档(外部元件)。

设计体-Design Bodies

• 一个组件包含零个或多个设计体。设计体可以是开放的(面体-Surface Body)或封闭的(实体-Solid Body)。设计主体包括设计面(Design Faces)和设计边(Design Edges)。

基准面-Datum Planes

• 组件包含零个或多个基准面。正如其名称所示，基准面既可以用作构造平面，也可以包含平面中的设计曲线和文字注释。移动基准面时，也会移动其子平面。

设计曲线-Design Curves

• 组件包含零条或多条设计曲线。设计曲线具有三维几何形状，尽管它们通常是在平面上绘制的。例如，如果复制和粘贴设计边，就会创建设计曲线，而这些曲线不必位于平面上，也可以属于基准面和图纸。

坐标系-Coordinate Systems

• 组件包含零个或多个坐标系。一个坐标系包含三个相互垂直的坐标轴。

折弯钣金壁-Sheet Metal Bends

• 如果一个组件是钣金件，那么它包含零或更多的钣金折弯，这可能是圆柱形或锥形。如果一个部件是钣金件，那么它就具有钣金方面，这是表示钣金信息的伴生对象，包括折弯。

梁-Beams

• 一个组件包含零个或多个梁，这些梁具有修剪后的曲线路径、平面横截面以及有关横截面相对于梁路径的位置和方向的信息。

点焊接头-Spot Weld Joints组件包含零个或多个点焊接头；点焊接头有一组点焊，每个点焊在设计面上焊接两个或多个点。

3.4文档和Doc对象Doc对象属于文档对象，是唯一具有文档属性的对象。Doc对象包括：Part、Component、DesignBody、DesignFace、DatumPlane等。Doc对象是父-子树包含层次结构的一部分，其中父对象表示容器(Container)，子对象表示内容(Contents)。如果一个Doc对象被删除，它的所有子对象(子对象，递归地)也会被删除。我们可以看下面例子来加深理解。例如：一个Part包含零个或者多个DesignBody对象，每个DesignBody对象包含一个或多个DesignFace对象。DesignFace的父级是DesignBody，DesignBody的父级是Part；同样地，DesignBody是Part的子对象，DesignFace是DesignBody的子对象。父对象和子对象的访问方法如下代码所示。

3.5自动补全SCDM脚本编辑器提供自动补全功能：通过在对象后加“.”，编辑器会自动列出对象属性和方法，方便使用。

4、案例演示

  下面我们通过几个简单的案例来快速上手SCDM脚本开发。

案例1：获取目标面的特征属性

案例2：获取几何实体的特征属性

案例3：创建圆环

案例4：批量填充圆孔

案例5：批量导出坐标点

5、后记

最近针对客户的仿真需求，使用SCDM加Mechanical、Fluent做了几个大大小小的二次开发项目，深感SCDM的脚本功能的强大。在仿真模板开发环节中，个人感觉最难就在于前处理建模部分：如何生成高度参数化模型、如何自动修复外部导入模型、如何自动识别特征位置等等。上述问题通过SCDM二次开发都能完美解决，你说厉不厉害!另外，个人计划录制些SCDM脚本二次开发的培训课程，不知道大家感不感兴趣呢？最后，对于SCDM脚本开发或课程内容安排，大家有什么疑问和建议，欢迎文章留言交流哦。

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