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1、Python在ABAQUS二次开发中的应用实例,主要内容,一、ABAQUS 脚本概述二、Python 语言简介三、ABAQUS脚本编写,一、ABAQUS 脚本概述,ABAQUS 脚本概述,ABAQUS软件简介ABAQUS是国际著名的CAE软件，它以解决实际工业问题能力和强大的非线性功能赢得广泛声誉。航空工业是ABAQUS最重要的应用领域之一，波音、空中客车、洛克希德马丁等是其长期合作的用户。,ABAQUS分析过程由三个步骤组成：前处理（ ABAQUS/CAE ）；模拟计算(ABAQUS/Standard或者ABAQUS/Explicit）；后处理（ ABAQUS/CAE ）。建模过程主要集中在
2、前处理步骤中。,ABAQUS 脚本概述,ABAQUS建模方法常用的ABAQUS建模方法主要有三种：在ABAQUS/CAE界面建模优点：界面直观，简单易懂；缺点：操作步骤繁琐，不利于修改，缺乏通用性。通过inp文件建模优点：可以直接在ABAQUS中提交；缺点：只包含模型节点信息，代码较多，修改不便；使用Python语言建模优点：代码少，语言友好，可移植性好，可进行参数化修改；缺点：不够直观。,ABAQUS 脚本概述,ABAQUS脚本接口ABAQUS有限元分析软件二次开发环境提供的脚本接口，是基于Python语言进行的定制开发。,在ABAQUS/CAE中进行建模和进行后处理时，对话框中做的所有设置
3、都由ABAQUS/CAE从内部发出与之对应的命令（command）。ABAQUS脚本接口直接与内核进行通信（communicate），而与ABAQUS/CAE的图形用户界面（GUI）无关。如果将所有的脚本接口命令存储于文件中，该文件则称为脚本（script）。脚本由一系列纯ASCII格式的Python语句组成，扩展名一般为.py。,ABAQUS 脚本概述,ABAQUS脚本接口编写脚本可以实现以下功能：自动执行重复任务；进行参数分析；创建和修改模型；访问输出数据库（ODB文件）；定制ABAQUS环境文件；创建ABAQUS插件程序。编写完成的脚本文件，可以直接在ABAQUS运行:File Run
4、Script，打开相应的.py文件，即可执行；刚打开ABAQUS界面，直接选择Run Script也可；可以在GUI界面下部的命令行接口输入脚本语句执行。,ABAQUS 脚本概述,创建ABAQUS脚本创建脚本有3种常用方法：在GUI建模时录制宏（macro）File Macro Manager可以按需录制任何操作对应的命令直接编辑abaqus.rpy文件建模时工作目录下自动生成abaqus.rpy文件使用软件EditPlus可以直接打开编辑保存.cae文件并退出后才能生成.rpy文件借助PythonReader.exe软件中国石油大学焦中良开发可以实时获取CAE每步操作对应的脚本命令,ABAQ
5、US 脚本概述,调试ABAQUS脚本调试脚本有多种方法，这里介绍Abaqus自带的PDE中的调试。PDE（Python Development Environment，Python开发环境）有以下功能：编辑Python文件、调试Python脚本或插件；创建guiLog脚本，录制所有的GUI动作；通过GUI（guiLog）运行Python脚本或在ABAQUS/CAE之外运行Python脚本；设置延迟（delay）和断点（breakpoint），并查看代码的执行情况；在watch窗口中查看变量值等。打开方式File Abaqus PDE，然后打开相应的.py文件，即可编辑调试。,ABAQUS 脚本
6、概述,调试ABAQUS脚本点 按钮可以调试整个脚本文件；点 按钮可以逐行调试脚本文件，调试行显示为蓝色；点 按钮可以停止调试文件；点 按钮可以设置断点，调试时将调到此行为止；点 按钮，然后点 按钮，可以录制CAE中的操作，点 可以停止录制。,二、Python 语言简介,Python 语言简介,基本规则代码按级别从大到小解读，之间用操作符“.”连接。如：mdb.modelsModel-1.materialsBPCOMPOSITE.Depvar(n=5)表示将模型model-1的材料BPCOMPOSITE里的子程序相关参数设为5。语句前加上 # 号，表示是注释内容，这个语句将不被执行；使用中文注释
7、，要在文件最开始加上：# -*- coding: UTF-8-*-以换行来识别一个逻辑语句的结束。如果需要在一个物理行中编写多个逻辑语句，需要用分号分开。如：x=1;y=2;z=3。如果一个逻辑语句太长需要分行写，需要用反斜杠“”进行连接（有括号括起来的内容就不用）。不同代码块之间要注意用冒号和缩进来区分代码块之间的层次关系，如：for i in range(0,b3): if (iAnglelowfgi=/): for l in range(0,i-j-1): c3k=c3k+iAnglelowfgj+l+1 j=i elif (iAnglelowfgi=):,Python 语言简介,保留字
8、段定义变量名、函数名的时候，避免使用保留字段。如：,Python 语言简介,数据类型数据类型主要有数字类型、字符串类型；数字类型主要有四种：整型int、长整型long、浮点型float、复数型complex；Python语言可自动判断数据类型，不需要编写者定义说明类型，如：i=10.5，即可。不需要用：float i=10.5 ；不同数据类型之间可通过函数转换，如int（）、float（）。可以用替代符号表示定制字符串，如stress=1234.56print The stress is %f MPa % stress即可输出： The stress is 1234.56 Mpa,Python
9、 语言简介,运算符主要有赋值运算符、算术运算符、逻辑运算符、关系运算符；下表按优先级排列，从上往下优先级增加。,不支持自加或自减运算，如：i+、i-；但类似 i+=1 这样的语句是可以的。,三、ABAQUS脚本编写,ABAQUS脚本编写,定义和导入模块在每个脚本文件的最开始处，首先要导入相应的ABAQUS模块；每个步骤均有对应的模块，如part模块，material模块、assembly模块等，通过以下语句可以直接导入cae模块的所有对象:from caeModules import *如果需要用到各种符号常数，如单元类型C3D8R，还要导入符号常数模块： from abaqusConstan
10、ts import * 定义和导入对象还需要导入相应的ABAQUS对象，包括Session对象（包括视口、远程队列、视图对象）Mdb对象（包括Model对象和Job对象）Odb对象通过类似如下的语句导入对象： from abaqus import *,ABAQUS脚本编写,创建新实体myModel = mdb.modelsModel-1myViewport=session.Viewport(name=Region syntax, origin=(20, 20), width=200, height=100)mySketch = myModel.Sketch(name=Sketch A, she
11、etSize=200.0)mySketch.rectangle(point1=(-40.0, 30.0),point2=(-10.0, 0.0)mySketch.rectangle(point1=(10.0, 30.0),point2=(40.0, 0.0)door = myModel.Part(name=Door,dimensionality=THREE_D, type=DEFORMABLE_BODY)door.BaseSolidExtrude(sketch=mySketch, depth=20.0)通过以上语句，在Part模块中生成两个三维实体。,#建立新模型Model-1# 创建新的视口
12、# 创建一个草图，并绘制两个矩形# 对上面创建的两个矩形进行拉伸操作，生成三维部件,ABAQUS脚本编写,装配实体、导入边界条件myAssembly = myModel.rootAssemblydoorInstance = myAssembly.Instance(name=Door-1,part=door, dependent=OFF)pillarVertices = doorInstance.vertices.findAt(-40,30,0),), (40,0,0),) )myModel.StaticStep(name=impact,previous=Initial, initialInc=
13、1, timePeriod=1)myPillarLoad = myModel.ConcentratedForce(name=pillarForce, createStepName=impact,region=(pillarVertices,), cf1=12.50E4)通过以上语句，装配实体，并施加边界条件。此处使用了findAt语句来查找顶点。,#导入实体，完成装配# 选择两个顶点# 创建静力分析步（static）# 在选择的顶点上施加集中力,ABAQUS脚本编写,findAt语句简介在Abaqus建模操作生成的rpy文件中，Abaqus将自动为模型的特征进行编号，每个节点(node)、单元
14、(element)、顶点(vertex)、边(edge)、面(face)、体(cell)，都有对应的ID。实例：对方形实体切割p = mdb.modelsModel-1.partsDoorc = p.cellspickedCells = c.getSequenceFromMask(mask=(#1 , ), )v, e, d = p.vertices, p.edges, p.datumsp.PartitionCellByPlaneThreePoints(point1=v0, point2=v2, point3=v6, cells=pickedCells)如果后续对模型进行编辑（增加、删除），特
15、征ID会改变，这时再用原来的语句就报错。解决方法：用该特征的空间坐标来表示；对于点，坐标是唯一的；对于线、面、体，上面的任一坐标都可以，但不要用两个特征的交点坐标。,p.PartitionCellByPlaneThreePoints(point1=(-10,30,0), point2=(-40,30,20), point3=(-40,0,20),cells=pickedCells),c.findAt(-25,30,20),),ABAQUS脚本编写,定义材料属性mdb.modelsModel-1.Material(name=Steel)mdb.modelsModel-1.materialsSte
16、el.Elastic(table=(220000.0, 0.35), )mdb.modelsModel-1.HomogeneousSolidSection(name=Section-1, material=Steel, thickness=None)pickedCells = c:p.Set(cells=pickedCells,name=Set-all)p = mdb.modelsModel-1.partsDoorc = p.cellscells = c:region = p.setsSet-allp = mdb.modelsModel-1.partsDoorp.SectionAssignme
17、nt(region=region, sectionName=Section-1, offset=0.0),#定义材料“steel”。#定义材料“steel”的工程弹性常数。#定义截面属性“steel”，将材料“steel”赋予截面#c:可以选取全部的实体#定义集合“Set-all”，将全部实体定义成一个集合#将截面属性赋予给集合“Set-all”,ABAQUS脚本编写,布置种子a = mdb.modelsModel-1.rootAssemblye1 = a.instancesDoor-1.edgespickedEdges = e1: #e1:可以选取全部的边a.seedEdgeByNumber
18、(edges=pickedEdges, number=4)通过以上语句布置种子。a = mdb.modelsModel-1.rootAssemblypartInstances =(a.instancesDoor-1, )a.generateMesh(regions=partInstances)通过以上语句，把实体划分网格。提交工作mdb.Job(name=Job-1, model=Model-1, description=,type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryU
19、nits=PERCENTAGE, getMemoryFromAnalysis=True, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, echoPrint=OFF, modelPrint=OFF, contactPrint=OFF, historyPrint=OFF, userSubroutine=, scratch=, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1)mdb.jobsJob-1.submit(consistencyChecking=OFF, datacheckJob=True),AB
20、AQUS脚本编写,参考资料ABAQUS帮助手册Abaqus Scripting Reference Manual中关于Python部分；曹金凤，王旭春，孔亮. Python 语言在Abaqus中的应用M. 机械工业出版社，2012.,总结,ABAQUS在建模过程中生成脚本文件，贮存在rpy文件中；提取rpy文件，可以用EditPlus编辑，保存生成py文件，在ABAQUS中直接运行。运行py文件的方式有：Run Script、在PDE中运行、在GUI底部的命令窗口运行；写好的语句一般在GUI窗口底部的命令窗口或PDE中逐句运行调试；rpy文件中，模型的点、线、面、体等特征是通过ID编号记录的，在二次开发过程中，要把这些ID编号改成特征的唯一坐标值，以利于修改识别；建模过程有很多重复的操作步骤，要合理使用循环语句进行简化；过于冗长的语句段，定义成函数，再在其他语句中调用，可以使程序简洁；注意Python语句段中的换行、缩进等，使用中文注释要事先声明；ABAQUS特定的函数，可查看帮助手册Abaqus Scripting Reference Manual。,
