UG (Nastran) 实战一刀流编程指南

"一刀流编程"指的是用最简洁高效的方式解决工程问题。在UG/Nastran环境中，这意味着用最少的步骤完成从建模到分析的全流程。

核心思路

1. 参数化建模 - 使用变量控制几何特征
2. 自动化网格划分 - 智能网格设置
3. 批量处理 - 一键完成多工况分析
4. 结果自动提取 - 程序化获取关键数据

实战代码示例

vbscript

' UG/NX Open API 自动化脚本示例
Sub Main()
    
    ' 1. 创建新部件
    Dim workPart As Part
    Set workPart = theSession.Parts.Work
    
    ' 2. 参数化创建基础特征
    CreateBaseFeature(workPart, 100, 50, 25)
    
    ' 3. 自动网格划分
    AutoMeshPart(workPart)
    
    ' 4. 设置边界条件和载荷
    SetupAnalysis(workPart)
    
    ' 5. 提交Nastran求解
    RunNastranAnalysis()
    
    ' 6. 提取关键结果
    ExtractResults()
    
End Sub

' 创建基础几何特征
Sub CreateBaseFeature(workPart, length, width, height)
    Dim block As Block
    Set block = workPart.Features.CreateBlock( _
        Nothing, _
        Nothing, _
        length, width, height)
End Sub

' 自动网格划分
Sub AutoMeshPart(workPart)
    Dim meshCollector As MeshCollector
    Set meshCollector = workPart.MeshCollectors.CreateMeshCollector( _
        "SolidMesh", _
        "CTRIA3")
    
    ' 设置全局网格尺寸
    Dim meshSettings As MeshSettings
    Set meshSettings = workPart.MeshSettings
    meshSettings.SetGlobalElementSize(5.0)
End Sub

' 设置分析条件
Sub SetupAnalysis(workPart)
    ' 创建约束
    Dim constraint As Constraint
    Set constraint = workPart.Constraints.CreateFixedConstraint( _
        "FixedSupport", _
        selectionFaces)
    
    ' 创建载荷
    Dim load As Force
    Set load = workPart.Loads.CreateForce( _
        "PressureLoad", _
        1000.0, _
        selectionFaces)
End Sub

' 运行Nastran求解
Sub RunNastranAnalysis()
    Dim solution As Solution
    Set solution = theSession.Solutions.CreateSolution( _
        "Structural", _
        "SOL 101 Linear Statics")
    
    solution.Solve()
End Sub

' 提取结果数据
Sub ExtractResults()
    Dim resultReader As ResultReader
    Set resultReader = theSession.ResultManager.CreateResultReader()
    
    ' 获取最大应力
    Dim maxStress As Double
    maxStress = resultReader.GetMaximumValue("Stress")
    
    ' 获取最大位移
    Dim maxDisplacement As Double
    maxDisplacement = resultReader.GetMaximumValue("Displacement")
    
    ' 输出到报告
    Print "最大应力: " & maxStress & " MPa"
    Print "最大位移: " & maxDisplacement & " mm"
End Sub

Python 自动化脚本示例

python

import subprocess
import os

class UGOneClickAnalysis:
    def __init__(self, model_file):
        self.model_file = model_file
        self.results = {}
    
    def create_parametric_model(self, parameters):
        """参数化建模"""
        # 使用UG Open API创建参数化模型
        script = f"""
        # UG/NX Journal File
        import math
        
        # 参数定义
        length = {parameters['length']}
        width = {parameters['width']} 
        height = {parameters['height']}
        
        # 创建基础几何
        block = create_block(length, width, height)
        
        # 保存模型
        save_model("temp_model.prt")
        """
        
        with open('model_script.py', 'w') as f:
            f.write(script)
    
    def run_analysis(self):
        """运行分析流程"""
        try:
            # 1. 生成网格
            self.generate_mesh()
            
            # 2. 设置边界条件
            self.set_boundary_conditions()
            
            # 3. 提交Nastran计算
            self.submit_nastran()
            
            # 4. 后处理
            self.post_process()
            
            return True
            
        except Exception as e:
            print(f"分析失败: {e}")
            return False
    
    def generate_mesh(self):
        """自动网格生成"""
        mesh_script = """
        # 网格划分脚本
        set_mesh_size(5.0)
        generate_mesh()
        check_mesh_quality()
        """
        self._execute_ug_command(mesh_script)
    
    def submit_nastran(self):
        """提交Nastran求解"""
        nastran_cmd = [
            'nastran',
            'input.bdf',
            'scr=yes',
            'batch=no'
        ]
        
        result = subprocess.run(nastran_cmd, 
                              capture_output=True, 
                              text=True)
        
        if result.returncode == 0:
            print("Nastran求解完成")
        else:
            raise Exception(f"Nastran求解失败: {result.stderr}")
    
    def extract_key_results(self):
        """提取关键结果"""
        # 从结果文件中提取数据
        results = {
            'max_stress': self._read_f06_value('STRESS'),
            'max_displacement': self._read_f06_value('DISPLACEMENT'),
            'mass': self._read_f06_value('MASS')
        }
        return results
    
    def _execute_ug_command(self, script):
        """执行UG命令"""
        # 实际实现中这里会调用UG Open API
        pass
    
    def _read_f06_value(self, keyword):
        """从.f06文件读取特定结果"""
        # 解析Nastran结果文件
        pass

# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    analysis = UGOneClickAnalysis("test_model.prt")
    
    # 设置参数
    params = {
        'length': 100,
        'width': 50, 
        'height': 25
    }
    
    # 一键执行完整分析流程
    analysis.create_parametric_model(params)
    success = analysis.run_analysis()
    
    if success:
        results = analysis.extract_key_results()
        print("分析结果:", results)

关键技巧

1. 模板化设计
2. 创建标准分析模板
3. 定义参数化输入接口
4. 标准化输出格式
5. 错误处理
6. 网格质量检查
7. 求解收敛监控
8. 结果有效性验证
9. 批量处理
10. 多工况自动设置
11. 参数化扫描分析
12. 结果对比报告

优势

• 效率提升: 减少重复操作时间
• 一致性: 标准化分析流程
• 可追溯: 完整的参数记录
• 易维护: 模块化代码结构

这种"一刀流"方法特别适合需要频繁进行类似分析的工程场景，能够显著提高工作效率和结果可靠性。