數值模擬中涉及的編程語言介紹

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文/數值模擬空間

（數值模擬空間微信公眾賬號：cae_space）

本文針對數值模擬中常常會涉及到的一些編程語言進行綜述性介紹，在此拋磚引玉，希望對大家有簡單幫助。

就工程中涉及的模擬來說，依據商業軟體的開發來分，主要涉及一下幾類編程語言：C語言、Fortran語言、Python、MATLAB、APDL、TCL/TK語言、Modelica語言等。

C語言/Fortran語言：這兩類語言是cae模擬中最常用的編程語言，尤其是Fortran語言，在以前商用分析軟體中都是基於Fortran來進行數值計算的。C語言應用比較廣泛，像ADAMS可以通過C語言編程來進行二次開發，定義用戶子程序等。

Python：它主要用在ABAQUS軟體的分析和二次開發中。由於ABAQUS是基於Python來開發的，所以涉及ABAQUS的各類操作和計算都可以用Python來編寫。如果進行二次開發和GUI編程，可以通過ABAQUS錄製宏來學習ABAQUS中的API命令。

MATLAB：常用的數值計算和數據分析語言，同時由於simulink模塊的存在，使其能夠同非常多的軟體兼容進行聯合模擬，實現數據通訊。關鍵是MATLAB編程入門非常簡單，只要有其他任何編程語言經驗，學習起來非常快速高效。正是由於這個原因，很多有限元理論和數值計算方法的教材都是基於MATLAB語言來編寫的。

APDL：屬於ANSYS自身的參數化設計語言，這個主要針對ANSYS軟體自身。由於現在ANSYS提供workbench平台，使得其操作和學習起來比較方便，所以APDL語言的學習較以往大為較少。以前由於ANSYS經典界面操作很不方便，而使用APDL操作更為高效，因此很多人在學習ANSYS時候都會學習APDL。對熟悉APDL的人來說，其實仍然是使用APDL更為得心應手，其操作也不比用workbench慢，而處理問題卻更為廣泛和深入。

TCL/TK語言：主要是hypermesh二次開發語言，可以再hypermesh中進行二次開發和GUI設計，便於更為自動化快捷的處理有限元前處理工作。這個在hypermesh官方出版的書籍中有介紹。

Modelica語言：用於進行多學科聯合模擬而使用的建模語言，像機械、電氣、液壓、控制等學科都可以基於modelica語言建模，實現聯合控制與模擬，像MWorks、SimulationX、Dymola、AMESIM等商用軟體都可以基於modelica語言做複雜系統的模擬。

上述是針對較為常用的模擬編程語言進行簡單介紹，對於我們工程師而言，掌握其中任何一門語言都是非常大的優勢。還是那句老話，數學知識和編程能力撐起模擬一片天。

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