跨平台调用Ansys：实现Python与强大的仿真工具连接

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python调用ansys

最近做了一个小项目，用python代码进行ansys的二次开发，重点是如何使用python调用ansys.代码如下：

import os
path = 'E:/test'
os.chdir(path)
ansys = r'"D:\"Program Files\ANSYS Inc"\v211\ansys\bin\winx64\MAPDL.exe""  -p ansys -dis -mpi INTELMPI -np 2 -lch -dir "E:\test" -j "test" -s read -l en-us -b -i "E:\test\1model.txt" -o "E:\test\Output\file.out""'
os.system(ansys)

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当然了，这么长的一串代码肯定不是人手打的，因为肉眼分辨不出来的空格实在太多了。

具体命令在这里，看图

点击tool的Display Command Line

复制路径，最后一行

但是，直接的复制写进代码是没有用的，因为Python识别不了空格，以及转义字符造成的误解，具体怎么改正可以看上述代码。

我在调试代码中还遇到了ansys lock的问题，如图：

原因就是调试代码同时运行了多个MAPDL文件且input file都是同一个，导致了ansys lock，因为可以看到每次运行代码都会产生一堆.log,.bat,.err文件，一般这些文件不会影响代码的运行，但是下图的.lock文件会是个bug，删除运行产生的不相干文件就可以了

利用python运行Ansys Apdl

版本要求

按照官网要求，ANSYS 2021以上，python 3.63.8，以下默认用户电脑已经安装ansys2021，python3.63.8，解释器建议选用pycharm

pymapdl安装流程

安装pymapdl包（目前ansys-mapdl-core包只支持这几个版本），通过清华镜像安装，能够得到完整的包，否则由于下载超时会中断，且无法下载到最新的pymapdl-corba模块导致无法实现python连接mapdl

pip install ansys-mapdl-core -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install ansys-mapdl-reader -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install ansys.api.mapdl.v0 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install protobuf -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install grpcio -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install grpcio-tools -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install pyaedt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install ansys-dpf-core -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install ansys-dpf-post -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

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测试pymapdl是否安装成功

from ansys.mapdl.core import launch_mapdl
mapdl = launch_mapdl()
print(mapdl)

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若成功，则会显示ansys版本以及mapdl版本

初始设置和本地启动mapdl

import os
from ansys.mapdl.core import launch_mapdl
path = os.getcwd()
mapdl = launch_mapdl(run_location=path+'\working', exec_file=r"D:\setup_position_1\ansys2021r1\ANSYS Inc\v211\ansys\bin\winx64\ANSYS211.exe",additional_switches="-smp")
print(mapdl)

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启动失败原因：

pymapdl工作目录应在当前python工作目录下，可以按照如上代码设定 run_location=path+‘\working’
若找不到系统中安装的mapdl，则可以指定ansys路径
当遇到许可证问题，如mapdl超时等问题时，使用语句：additional_switches=“-smp”
推荐使用版本为ansys2021 r1（本人目前使用没有问题的版本）

PyMAPDL语法

pymapdl语法于ansys apdl语法基本一致，详情可参考二者的官方文档，以下给出一些示例：

mapdl.clear()
# define element and material
mapdl.prep7()
mapdl.units("SI")  # SI - International system (m, kg, s, K).
 
# define a ET30 and ET130 element type
mapdl.et(1, "FLUID30", kop2=1)
mapdl.et(2, "FLUID130", kop1=1)
 
# Define a material (nominal steel in SI)
mapdl.mp("SONC", 1, 1500)  # sonc in m/s
mapdl.mp("DENS", 1, 1000)  # Density in kg/m3
mapdl.mp("SONC", 2, 1500)  # sonc in m/s
mapdl.mp("DENS", 2, 1000)  # Density in kg/m3

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工具库

本批处理程序文件移动采用python os，glob以及shutil包，误差分析方法采用二范数误差分析：

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import os
import shutil
 
def mkdir(path):
    path = path.strip()
    path = path.strip("\\")
    isExists = os.path.exists(path)
    if not isExists:
        os.makedirs(path)
 
def clearfolder(path):
    path = path.strip()
    path = path.strip("\\")
    isExists = os.path.exists(path)
    if  isExists:
        shutil.rmtree(path)
        mkdir(path)
 
def mycopyfile(srcfile, dstpath, file_num,filenamelist):                       # 移动函数
    if not os.path.isfile(srcfile):
        print ("%s not exist!"%(srcfile))
    else:
        fpath,fname=os.path.split(srcfile)             # 分离文件名和路径
        if not os.path.exists(dstpath):
            os.makedirs(dstpath)                       # 创建路径
        shutil.move(srcfile, dstpath + str(file_num)+'-'+fname)          # 移动文件
        print ("copy %s -> %s"%(srcfile, dstpath +str(file_num)+'-'+ fname))
        filenamelist.append(dstpath + str(file_num)+'-'+fname)
 
def filename_to_list(filepath):
    file_name_list = list()  # 新建列表
    for i in os.listdir(filepath):  # 获取filePath路径下所有文件名
        data_collect = ''.join(i)  # 文件名字符串格式
        file_name_list.append(filepath+data_collect)  # 将文件名作为列表元素填入
    return (file_name_list)  # 返回列表
 
def read_ansys_result(filepath, nodenum):
    ansysdata = []
    f = open(filepath, "r")
    data = f.readline()
    data = f.readline()
    for i in range(1, nodenum+1):
        data = f.readline()
        data = data.strip().split()
 
        ansysdata.append([float(data[1]), float(data[2]), float(data[3])])
 
    return ansysdata
 
def read_my_result(filepath, nodenum):
    mydata = []
    f = open(filepath, "r")
    data = f.readline()
    data = f.readline()
    data = f.readline()
    for i in range(1, nodenum+1):
        data = f.readline()
        data = data.strip().split()
        mydata.append([float(data[3]), float(data[4]), float(data[5])])
    return mydata
 
def cal_2Norm_Err_ofMesh(caldata,thedata):
    nodenum = len(caldata)
    a = 0
    b = 0
    c = 0
    d = 0
    e = 0
    f = 0
    for i in range(nodenum):
        a += pow(caldata[i][0] - thedata[i][0], 2)
        b += pow(caldata[i][1] - thedata[i][1], 2)
        c += pow(a,2)+pow(b, 2)
        d += pow(thedata[i][0], 2)
        e += pow(thedata[i][1], 2)
        f += pow(thedata[i][2], 2)
    a = pow(a, 0.5)
    b = pow(b, 0.5)
    c = pow(c, 0.5)
    d = pow(d, 0.5)
    e = pow(e, 0.5)
    f = pow(f, 0.5)
    realerr = a/d
    imagerr = b/e
    amperr = c/f
    err_list = str(realerr)+"  "+str(imagerr)+"  "+str(amperr)
    return err_list
 
def write_2Norm_Err_ofMesh(outputfile, ansysnamelist, mynamelist, thenamelist, fileinfolist):
    ansys_res_data = [] # 每一个元素代表一个文件的结果
    my_res_data = []
    the_res_data = []
    for i in ansysnamelist:
 
        print(i)
    for i in range(len(ansysnamelist)):
        ansys_res_data.append( read_ansys_result(ansysnamelist[i], fileinfolist[i][2]))
        my_res_data.append(read_my_result(mynamelist[i], fileinfolist[i][2]))
        the_res_data.append(read_my_result(thenamelist[i], fileinfolist[i][2]))
 
    f = open(outputfile,"w",encoding='GBK')
    f.write("Title=\"different mesh num err\"\n")
 
    f.write("variables=\"mesh_number\",\"real_err(%)\",\"imag_err(%)\",\"amp_err(%)\"\n")
    f.write("zone t=\"ansys-theroy\"\n")
    f.write("i="+str(len(ansysnamelist))+",f=point\n")
    for i in range(len(ansysnamelist)):
        ans_the=cal_2Norm_Err_ofMesh(ansys_res_data[i],the_res_data[i])
        f.write(str(fileinfolist[i][1])+"  "+ans_the+"\n")
 
    f.write("zone t=\"my-theroy\"\n")
    f.write("i="+str(len(ansysnamelist))+",f=point\n")
    for i in range(len(ansysnamelist)):
        my_the = cal_2Norm_Err_ofMesh(my_res_data[i], the_res_data[i])
        f.write(str(fileinfolist[i][1]) + "  " + my_the + "\n")

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与window的交互接口

使用isubprocess包来调用第三方exe程序，示例如下：

import subprocess
command= " AcoFEM.exe AcoHarmicINFEM AcoHarmicINFEM.cfg 0 0 0"
p = subprocess.Popen(command, shell=True)
p.communicate()

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需要注意：

exe文件放在python的工作根目录下是最稳定的，其余文件按照编程时与exe文件的目录关系进行摆放
尽量减少程序中的窗口输出，如大量的节点信息在屏幕上输出，这会导致锁死
显示cmd窗口结果尽量使用p.communicate()而不是p.wait()防止输出锁死计算停止

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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与window的交互接口

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