MATLAB呼叫NASTRAN的連續計算解決方案

繽紛若風發表於2022-05-31
MatlabAST

使用MATLAB呼叫NASTRAN提交bdf檔案計算的方法筆者試過幾種，分別做一下介紹

MATLAB直接呼叫作業系統命令

該方法對單次計算可能方便些，定義一個字串，並使用eval命令呼叫，具體格式為：

% strNas為NASRTAN路徑
% strBDF為bdf檔案路徑
str = ['!', strNAS, ' ', strBDF];
eval(str);

印象中該方法似乎是非阻塞的，但最近幾次實際使用居然是阻塞呼叫，可能記憶有所偏差，或者版本不同（筆者版本是2019b）？不過可以順便提下早期的做法，判斷NASTRAN計算的大致時間T，通過pause(T)，從而實現每個nastran計算時matlab處於暫停運算的狀態，避免多個運算同時進行。當然NASTRAN的每次計算耗時並不一定相同，T只能是一個比計算耗時最大值還要大一些的值，這可能造成了大量的時間浪費。

最早我是遇到了pause的問題，並希望能在需要自動連續計算時減少不必要的等待時間，因此筆者又探索出下一種方法並至今一直在使用。

生成批處理檔案呼叫

批處理(bat)檔案功能強大，而且現在看來也很方便。不過似乎在Linux平臺上有點問題？但一般在Windows系統中還是比較通用的。此外可以按需附加對一些格式檔案的刪除功能，程式碼如下：

% strNas為NASRTAN路徑
% strBDF為bdf檔案路徑
% strBAT為bat檔案路徑
strDEL = ['del /a /f /q *.MASTER' newline...
          'del /a /f /q *.DBALL' newline...
          'del /a /f /q *.f04' newline...
          'del /a /f /q *.IFPDAT' newline...
          'del /a /f /q *.xdb'];
fidbat = fopen(strBAT,'w');
strCOM = [strNas ' ' strBDF];
fprintf(fidbat,'%s\n',strCOM);
fprintf(fidbat,'%s\n',strDEL);      % 刪除一些不需要的檔案
fclose(fidbat);
system(strBAT);

此處有幾個小點要注意一下：

1.bdf檔案與bat檔案如果在同一資料夾下只需提供檔名即可，否則還是需要完整路徑的。

2.matlab中呼叫bat分兩種情況，一種是阻塞型，一種是非阻塞型，前者在被調程式執行結束後將控制權返給matlab，而後者是同步執行，在呼叫格式上的區別是後者是需要加識別符號&的。

這是阻塞型呼叫：

str = 'test.bat';
system(str);

這是非阻塞型呼叫：

str = 'test.bat &';
system(str);

bat被調後會有相應輸出重定向至MATLAB介面，若不希望顯示在介面上，則可使用該格式

[s,c] = system(str);

若需要記錄這些內容，則可以進一步地，使用diary命令，將介面內容存檔。

3.在編輯路徑如strNas時，建議使用雙引號括上字串，這樣的格式是一定不會出問題的，如下：

strNas = '"C:\Program Files\MSC.Software\MSC_Nastran\2020sp1\bin\nast20200.exe"';

這當中就扯到一個很有意思的話題了，如果不用雙引號可不可以？在筆者這個路徑下不行，原因就是筆者的NASTRAN安裝在C:\Program Files\...下，該資料夾居然有空格。但如果一定不想用雙引號也是有辦法的，恰巧之前在知乎上看到相關的討論，在DOS下資料夾最長識別8字元，因此需要用PROGRA~1代替表示，這也算是一個非常古早的系統設計了吧。

需要注意的是，bat的路徑在MATLAB當前工作路徑下，如果存在子資料夾，則需要cd進所需路徑，否則nastran計算生成的一堆內容全塞在當前路徑下了。

後話

其實一直百思不得其解的問題是，在最早筆者用的應當是第1種方法，當時被計算時間的問題整的無力吐槽，恰逢當時遇到了需要連續計算大量bdf檔案的問題，因此自己嘗試了很多方法，最後用批處理檔案至今。但回過頭去發現該方法似乎和第一種大同小異，因為批處理也把控制權交由MATLAB來管理，即若在MATLAB執行bat檔案時使用Ctrl+C強行中止是能夠中止計算與MATLAB程式的，這與第一種已無差別。權做一個沒啥用的小發現吧（手動狗頭）。不過還是覺得關於PROGRA~1路徑的事還是非常有意思的。

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