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仿真效率直接飙升100倍!使用Python+ANSYS批量定义结构材料(附代码)

2天前浏览39

导读:在上一篇文章CAE二次开发软件,演示时暴露某商软界面,客户追问到想钻地缝…中,我发起了关于大家最感兴趣的ANSYS二次开发主题调研,发现大家对参数化控制非常感兴趣。
于是,今天就接着上一篇文章的内容,聚焦 “几何 - 材料” 批量参数化关联场景,以某型号飞机座舱多层壁结构为案例,详细讲解如何通过 Python 脚本实现材料的自动化定义与分配。之后的文章,后续还将推出更多参数化控制命令(如网格参数化、载荷参数化等),希望大家多多支持。另附赠模型供读者练习。
当然,如果大家有不一样的ANSYS二次开发需求,非常欢迎填写以下问卷,我会优先针对大家的实际问题制作教程。

01

需求描述    

某型号飞机的座舱采用多层壁结构形式,内壁是厚 1.2 mm 的铝镁合金,其次是厚度20 mm的空气夹层,以及厚12mm的超细玻璃保温层。最外壁是厚 2.2mm 的软铝,材料属性如下表所示。需通过 Python 脚本实现 “几何体 - 材料” 的批量关联,避免手动分配的重复操作与误差。

     

铝镁合金

空气

超细玻璃

软铝

密度[kg/m³]

2560

1.295

33

4450

导热系数[W/(m⋅K) ]

158

0.024

0.025

202

02

脚本环境确认    

在运行脚本之前,需先确认要批量给定的材料名称及几何名称,如下图所示。

03

脚本解析    

1、函数定义与参数
    





def mat_definition(mat2geo_dict):"""    批量材料分配函数    参数:mat2geo_dict - 几何体-材料映射字典(dict类型)    返回:isExist_mat - 材料存在性校验结果(bool类型);missing_mats - 缺失的材料    """
   
  • 参数mat2geo_dict:接收外部定义的映射关系,提高函数复用性(更换场景时仅需修改字典,无需改函数逻辑)。

2、材料库读取与校验
      








mat_lib = [mat.Name for mat in Model.Materials.Children]  # 提取材料名称列表mat_needs = list(mat2geo_dict.values())  # 转listisExist_mat = Truemissing_mats = []for need_mat in mat_needs:    if need_mat not in mat_lib:        isExist_mat = False        missing_mats.append(need_mat)
     
  • Model.Materials.Children:ANSYS 核心 API,返回当前 Model 中所有已加载的材料对象列表,是实现自动化的关键;

  • missing_mats列表:记录缺失材料,避免用户反复排查,直接定位问题。

3、批量材料分配逻辑
      





for geo_name, target_mat in mat2geo_dict.items():  # 遍历字典项    for part in Model.Geometry.Children:           # 遍历部件        for body in part.Children:                 # 遍历几何体            if geo_name in body.Name:               # 名称匹配                body.Material = target_mat          # 核心分配操作
     
  • 三层遍历逻辑:Model.Geometry.Children(部件)→ part.Children(体),覆盖 ANSYS 中 “几何 - 部件 - 体” 的层级结构,确保不遗漏任何几何体;

  • geo_name in body.Name:采用 “包含匹配” 而非 “完全匹配”,兼容几何体命名包含后缀的场景(如 “inner wall_1”“inner wall_2” 均可匹配);

  • body.Material = target_mat:核心赋值语句,通过 API 直接修改几何体的材料属性,替代手动操作。

4、脚本正式执行入口
    












# 定义几何体-材料映射字典mat2geo_dict = {    "inner wall""Mag2Al",    "insulation1""air",    "insulation2""glass",    "outer wall""al"}# 执行分配函数mat_check_result = mat_definition(mat2geo_dict)# 校验失败时终止if not mat_check_result:    raise Exception("材料缺失,脚本终止执行")
   

根据 “几何体 - 材料” 对应关系,定义 Python 字典mat2geo_dict,作为脚本的核心映射数据,后续通过字典遍历实现批量操作。

      







# 几何体-材料映射字典(键:几何体名称,值:ANSYS材料库名称)mat2geo_dict = {    "inner wall""Mag2Al",    # 内壁 -> 铝镁合金    "insulation1""air",      # 空气夹层 -> 空气    "insulation2""glass",    # 超细玻璃保温层 -> 超细玻璃    "outer wall""al"         # 外壁 -> 软铝}
     

在材料缺失时,会主动抛出异常,避免脚本 “无报错但未执行” 的隐性问题,能够提高调试效率。

04

完整代码    

      






















































# -*- coding: utf-8 -*-"""ANSYS Mechanical 批量材料定义脚本 (Python 2.7)功能:根据几何体-材料映射字典,自动校验材料并批量分配作者:小郭老师日期:2025-11-02版本:V1.0"""def mat_definition(mat2geo_dict):    """    批量材料分配函数    参数:mat2geo_dict - 几何体-材料映射字典(dict类型)    返回:isExist_mat - 材料存在性校验结果(bool类型:True=所有材料存在,False=存在缺失材料);missing_mats - 缺失的材料    """    # 步骤1:获取当前Model中已加载的所有材料名称(从Materials树中读取)    mat_lib = [mat.Name for mat in Model.Materials.Children]  # 提取材料名称列表    print "当前ANSYS材料库中已加载的材料:%s" % mat_lib    # 步骤2:提取映射字典中所需的所有材料(去重)    mat_needs = list(set(mat2geo_dict.values()))  # set去重后转list    print "本次批量分配所需的材料:%s" % mat_needs    # 步骤3:校验材料存在性    isExist_mat = True    missing_mats = []    for need_mat in mat_needs:        if need_mat not in mat_lib:            isExist_mat = False            missing_mats.append(need_mat)    # 步骤4:根据校验结果执行操作    if isExist_mat:        print "\n=== 所有材料已存在,开始批量分配 ==="        for geo_name, target_mat in mat2geo_dict.items():  # 遍历字典项            for part in Model.Geometry.Children:           # 遍历部件                for body in part.Children:                 # 遍历几何体                    if geo_name in body.Name:               # 名称匹配                        body.Material = target_mat          # 核心分配操作                        print "分配成功:几何体「%s」→ 材料「%s」" % (body.Name, target_mat)        print "=== 批量材料分配完成 ==="    else:        print "材料缺失,分配终止!缺失的材料:%s" % missing_mats        print "解决方案:1. 进入Engineering Data模块;2. 补充材料"    return isExist_mat, missing_mats# ---------------------- 脚本执行入口 ----------------------# 定义几何体-材料映射字典mat2geo_dict = {    "inner wall""Mag2Al",    "insulation1""air",    "insulation2""glass",    "outer wall""al"}# 执行分配函数mat_check_result, missing_mats = mat_definition(mat2geo_dict)# 校验失败时终止if not mat_check_result:    raise Exception("材料缺失,脚本终止执行")
     
   

05

ANSYS二次开发教程    

看完这篇,是不是觉得 ANSYS 二次开发没那么难。如果你也在为ANSYS后台交互而头疼,不妨试试这个脚本。
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来源:仿真秀App
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首次发布时间:2025-11-10
最近编辑:2天前
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