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Abaqus二次开发Abaqus/python入门体会 入门实例#=自己的论文要用到有限元进行数值模拟分析，以前都用ansys计算，可ansys中岩土的本构模型只有DP模型，无法准确的反映土的硬化/软化性质，模拟计算出的结果因此也和实际差别很大。Abaqus有着丰富的材料模型，超强的非线性分析能力，岩土的模型也很多，因此才转学Abaqus。Abaqus的cae建模功能还是很好的，但科研课题一般都要进行参数分析，采用cae的建模方法有些不切实际，学了没几天就放弃cae开始学习inp，也是学了一阵子才知道inp不能建立实体模型，只能直接建节点和单元。复杂的模型inp也无法建立，但采用Python建模就可以解决这个问题。由于Abaqus的学习资料不多，过了好些日子才知道Abaqus也可以采用Python语言进行建模计算，只是比Ansys的Apdl语言复杂得多，并且除了手册上的Script资料之外，没有较为系统的教程，刚一接触真是让人头痛。通过查看Simwe论坛上关于Python的帖子，和论坛朋友的帮助，自己在慢慢积累，现在对Python有了一点点了解，算是入了个门。接触Abaqus也没多久，对python更是一知半解，绝大多数地方根本都不清楚，抽空写一点认识体会主要是给像自己一样刚学习Abqus Python的朋友，能少走一些弯路，节约一些时间。同时希望大家批评指正、共同讨论、补充。#-学习Abaqus/Python基础：Abaqus的cae建模有比较全面的认识；了解一些Python语法知识（大家都不会有太多时间单独学习Python语言本身，只需要有概念了解即可，不懂的地方可以随时查询Python script手册）Abaqus/Python学会使用不太难，可要精通应用还是要付出一定的劳动。大家所分析的课题专业不同，方向也千差万别，所用到的Abaqus的功能也就有很大的差别，能对自己的工作领域熟练应用就算成功。Abaqus毕竟只是软件，如何考虑专业知识成功建模才是最困难的。#-1. Python与Abaqus2. Abaqus/Python结构3.模型参数分析技巧4.几个命令的体会5.一个Abaqus/Python例子#-#=1. Python与Abaqus1.1 Python简介Python是面向对象的语言。面向对象的语言自己的理解为：语言本身已经定义了许多固定模块，如数学函数、对显示模式的控制、一些对话框的编写等等程序模块，只需要按照程序的指定格式填空即可完成既定任务，格式相对比较固定，因此语言格式看起来非常繁琐，但方便实用能够大量节约程序员的时间。面向对象语言的使用方式可以比喻为：一棵树分为树干、树枝、细枝和树叶等部分，你要是想得到一个确定位置的树叶（且具大小等属性）只有一个路径可以走即 树干树枝细枝树叶，换成面向对象的格式为 树干.树枝.细枝.树叶(树叶片数或大小等属性)。以下是abaqus中Python的一般格式，这些格式都是固定的，我们只需要改变其中的参数即可：mdb.modelsModel-1.ConstrainedSketch(name=_profile_, sheetSize=0.3)s = mdb.modelsModel-1.ConstrainedSketch(name=_profile_, sheetSize=0.3)s.sketchOptions.setValues(decimalPlaces=3, viewStyle=AXISYM)s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)s.ConstructionLine(point1=(0.0, -100.0), point2=(0.0, 100.0)Python有着较强的逻辑控制语句如if、for、while等，可以通过循环或条件等语句把复杂且重复的操作变得简单易于操作，也是用参数化编程较cae的最大优势。1.2 如何学abaqus Python 命令Abaqus 是采用Python语言编制而成，在cae中所有的操作都可以通过Python脚本命令完成（注：好像Python并不能完全取代inp文件，一些材料属性的参数好像要用inp才能赋值）。学会用python reader程序Abaqus cae可以自动生成python文件，存放在工作目录的 abaqus.rpy 文件中，每一步cae操作都会产生相应的python命令。可以通过simwe网友ck436ck436 编写的python reader程序实时读取产生的命令，反复揣摩、领会每个命令，很快就会有所提高，对python的命令有所领悟。与cae建模相同，Python建模也分为：part、property、assembly、step、ineraction、load、mesh、job等模块，具体每个模块中的建模命令可参考Python reader读取的命令学习，我们只需去记忆常用的Python命令。以下是python reader程序下载地址。/viewthread.php?tid=808007&highlight=Python/group/ck436goooglemail/files通过修改abaqus.rpy建立自己的脚本文件是一条捷径1.3 Abaqus/Python学习资料关于Python的学习资料非常多，如Swaroop, C.H.著沈洁元译的简明 Python 教程就是很好的参考资料。王纯业的Python学习笔记也不错，simwe论坛可以下载到。另外就是Abaqus手册：Abaqus Scripting Users ManualAbaqus Scripting Reference ManualGetting Started with Abaqus: Interactive EditionAbaqus手册真是冗长，只能是根据自己的课题有选择的查阅。#=2. Abaqus/Python结构Abaqus的object model分为session、mdb和odb三个objects，session为视图模块、mdb为模型数据模块、odb为数据输入输出模块。每个object下面又有很多命令分支，直到执行到所需要的具体命令。以下各图选自Abaqus Scripting Users Manual，更多书面的的解释可以参考abaqus手册。每个object都像一棵树，要执行某个命令就需要按照python的面向对象的格式进行。例如：cell4 = mdb.modelsblock.partscrankcase.cells4，要把part模块中编号为4的体赋值给cell4，就需通过路径mdbmodelspartcells（4号体属性），其中block、crankcase、分别是model和part的名字。在草图Sketch中画线：s = mdb.models block .ConstrainedSketch(name=grid,sheetSize=3.0)s.Line(point1=(-1.275, 0.0), point2=(-1.125, 0.0)s.Line(point1=(1.125, 0.0), point2=(1.275, 0.0)执行任何一条命令都必须按照结构树的格式进行操作。我们所看到的python脚本繁杂的语句就是这样形成的。这样大量的命令不能在短时间内掌握，我们只需要根据自己的需要边建立模型边学习就可以了。a = mdb.modelsModel-1.rootAssemblys = a.instancesMount-1.edgesside1Edges = s.findAt(0.0475, 0.0, 0.0), )以上三行与下面的句子是等同的，即把findat找到的edges赋值给side1Edges。分开来写简单明了，大大缩短了语句的长度。side1Edges = mdb.modelsModel-1.rootAssembly. instancesMount-1.edges. findAt(0.0475, 0.0, 0.0), )a.Surface(side1Edges=side1Edges, name=Bottom)，这行语句设置side1Edges所对应的edge为名称Bottom的surface的set。#=3.模型参数分析技巧Python脚本建模的好处就是可以进行参数分析，即改变我们要分析模型的几何尺寸、材料属性等可变参数，对数值模型进行求解计算，从而对所分析的对象有更全面的了解。1对自己要进行参数分析的参数赋值：如几何尺寸或材料属性等a120，b130，c140，命名要符合python规则。2.cae与Python混合建模，不会的命令就利用cae自动生成，用Python reader记录命令然后进行修改，可以弥补不熟悉Python的缺点；3.逐句修改Python脚本，可以去掉一些不必要的语句并在cae中逐句进行验证。#=4. 几个命令的体会4.1 Set ( )Set命令在python建模时要经常用到，对实体、surface、element等分组，方便加载、施加约束和单元生死等控制4.2 Findat ( )对cell、edge、face、vertice进行查找，括号中参数为实体坐标p = mdb.modelsModel-1.partsMountf = p.facesfaces = f.findAt(0.042303, 0.006937, 0.0), )pickedRegions =(faces, )p.setElementType(regions=pickedRegions,elemTypes=(elemType1, elemType2)4.3 Len ( )利用len命令可以实现对单元选取p = mdb.modelsprecast culvert.partssoile = p.elementslen(e)n1=len(e)elements = e1:n1 #单元数存放在e 的一维数组里p.Set(elements=elements, name=Set-3)对单元进行编组set，可以进行生死单元的控制，我摸索了好久才想到这个办法，目前只在二维模型应用过，三维也应该没问题。Abaqus没有办法对单元编号进行编号控制，也没有像ansys那样有效的选择命令，怎样选择abaqus的单元就是很头疼的问题，我要做路堤的分层回填模拟，手动选取单元根本就没有可能。Abaqus的编号其实是有规则的，后划分的单元编号最小，先划分的单元编号最大；这样我们就可以每次划分单元后都采用len命令计算一次单元数量，并用参数记录下来，这样我们就能计算出每部分单元的数量以及他的起始和终止编号。根据elements = e1:n1、p.Set(elements=elements, name=Set-3)语句就可以把每部分单元设置成set，以后操作就很方便了。#=5. 一个Abaqus/Python例子下面是一个Getting Started with Abaqus: Interactive Edition中的一个橡胶避震垫例子：号后语句表示我的注释，注释上面的句子。我也不懂的就没有注释，先熟悉一下Python的样子。在学习的时候可以copy（Crtol + V）到cae下面的命令行中一句句的执行，并在cae视窗中查看命令执行情况，领会命令使用方法。# Script for rubber mount example“#”开头表示这一行为注释行，同ansys的“！”号from abaqus import *from abaqusConstants import *引入abaqus中的一些模块，这些模块是abaqus已事先存储在文件中，要引入才这些模块能运行相应的命令session.viewportsViewport: 1.makeCurrent()session.viewportsViewport: 1.maximize()session.journalOptions.setValues(replayGeometry=COORDINATE,recoverGeometry=COORDINATE)对cae视窗的操作命令；maximize()的括号好像是默认为当前值from caeModules import *from driverUtils import executeOnCaeStartupexecuteOnCaeStartup()Mdb()#-# Sketch profile of the mount进入草图模块s = mdb.modelsModel-1.ConstrainedSketch(name=_profile_, sheetSize=0.3)建立一个sketch草图，草图的尺寸为0.3个单位；这个句子算是一个标准的Python语句，具体后面解释g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraintss.sketchOptions.setValues(decimalPlaces=3, viewStyle=AXISYM)s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)设置草图为轴对称模式s.ConstructionLine(point1=(0.0, -100.0), point2=(0.0, 100.0)s.FixedConstraint(entity=g2)建立辅助线及约束mdb.modelsModel-1.sketches_profile_.sketchOptions.setValues(gridFrequency=4)sketch参数修改s.rectangle(point1=(0.01, 0.0), point2=(0.025, 0.01)画矩形s.DistanceDimension(entity1=g2, entity2=v0,textPoint=(0.00998260825872421, -0.00830297358334064), value=0.01)s.VerticalDimension(vertex1=v0,vertex2=v1,textPoint=(0.0,0.00851448811590672), value=0.03)s.ObliqueDimension(vertex1=v0,vertex2=v3,textPoint=(0.025699570775032, -0.00830297358334064), value=0.05)标注图形尺寸，还可以修改图形尺寸，如拉伸、压缩等s.CircleByCenterPerimeter(center=(0.085,0.025),point1=(0.06, 0.00740899052470922)画圆s.CoincidentConstraint(entity1=v5, entity2=g5)s.DistanceDimension(entity1=g2, entity2=v4,textPoint=(0.0811913833022118, -0.023865295574069), value=0.1)s.VerticalDimension(vertex1=v2, vertex2=v4,textPoint=(0.115524396300316, 0.0262394621968269), value=0.0)s.ObliqueDimension(vertex1=v5, vertex2=v3,textPoint=(0.0519323498010635, 0.0), value=0.005)修改圆尺寸、移动位置没搞清楚修改尺寸命令有什么实际意义，直接定义好尺寸不就结了？s.autoTrimCurve(curve1=g7,point1=(0.124150268733501,-0.00965208746492863)裁剪命令，其中g7是圆的线编号，g=s.geometrys.autoTrimCurve(curve1=g5,point1=(0.0601795427501202,0.020298857241869)s.autoTrimCurve(curve1=g4,point1=(0.0557677671313286,0.030869778245687)裁剪命令s.RadialDimension(curve=g8,textPoint=(0.0725325122475624,0.0207393132150173),radius=0.047169905660283)d6.setValues(reference=ON)标注命令，标注界面很漂亮session.viewportsViewport: 1.view.fitView()cae图形缩放的合适大小p = mdb.modelsModel-1.Part(name=Mount, dimensionality=AXISYMMETRIC, type=DEFORMABLE_BODY)p = mdb.modelsModel-1.partsMount命名modelp.BaseShell(sketch=s)s.unsetPrimaryObject()session.viewportsViewport: 1.setValues(displayedObject=p)del mdb.modelsModel-1.sketches_profile_显示model#-# Create material Rubber创建材料模型mdb.modelsModel-1.Material(Rubber)mdb.modelsModel-1.materialsRubber.Hyperelastic(type=POLYNOMIAL, table=()mdb.modelsModel-1.materialsRubber.hyperelastic.UniaxialTestData(table=( 0.054E6, 0.0380), (0.152E6, 0.1338), (0.254E6, 0.2210), (0.362E6, 0.3450), (0.459E6, 0.4600), (0.583E6, 0.6242), (0.656E6, 0.8510), (0.730E6, 1.4268)mdb.modelsModel-1.materialsRubber.hyperelastic.BiaxialTestData(table=(0.089E6, 0.0200), (0.255E6, 0.1400), (0.503E6, 0.4200), (0.958E6, 1.4900), (1.703E6, 2.7500), (2.413E6, 3.4500)mdb.modelsModel-1.materialsRubber.hyperelastic.PlanarTestData(table=(0.055E6, 0.0690), (0.324E6, 0.2828), (0.758E6, 1.3862), (1.269E6, 3.0345), (1.779E6, 4.0621)# Create material Steel#mdb.modelsModel-1.Material(Steel)mdb.modelsModel-1.materialsSteel.Elastic(table=(200.E9, 0.3), )# Create solid sections for the rubber and steel#mdb.modelsModel-1.HomogeneousSolidSection(name=RubberSection,material=Rubber, thickness=1.0)mdb.modelsModel-1.HomogeneousSolidSection(name=SteelSection,material=Steel, thickness=1.0)#-# Partition the part into two regions (rubber and steel regions)切割体形成两个部分，从而可以赋予不同材料属性f, e, d = p.faces, p.edges, p.datumst =p.MakeSketchTransform(sketchPlane=f.findAt(coordinates=(0.043333,0.001667,0.0),normal=(0.0,0.0,1.0),sketchPlaneSide=SIDE1,origin=(0.033052,0.014514, 0.0)s = mdb.modelsModel-1.ConstrainedSketch(name=_profile_,sheetSize=0.134, gridSpacing=0.003, transform=t)g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraintss.sketchOptions.setValues(decimalPlaces=3)s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)jectReferencesOntoSketch(sketch=s, filter=COPLANAR_EDGES)进入草图，并设置草图属性（图纸大小、网格间距等）s.Line(point1=(0.026948, -0.009514), point2=(-0.03, -0.009514)s.HorizontalConstraint(entity=g.findAt(-0.001526, -0.009514)s.PerpendicularConstraint(entity1=g.findAt(0.026948, -0.012014),entity2=g.findAt(-0.001526, -0.009514)作辅助线，findat（查找）命令很有用，可以用来选择实体pickedFaces = f.findAt(0.043333, 0.001667, 0.0), )p.PartitionFaceBySketch(faces=pickedFaces, sketch=s)用辅助线分割体s.unsetPrimaryObject()显示分割后体del mdb.modelsModel-1.sketches_profile_#-# Assign rubber section实体指定不同的材料属性p = mdb.modelsModel-1.partsMountf = p.facesfaces = f.findAt(0.042303, 0.006937, 0.0), )region = regionToolset.Region(faces=faces)p.SectionAssignment(region=region, sectionName=RubberSection, offset=0.0)# Assign steel section#faces = f.findAt(0.043333, 0.003333, 0.0), )region = regionToolset.Region(faces=faces)p.SectionAssignment(region=region, sectionName=SteelSection, offset=0.0)a = mdb.modelsModel-1.rootAssemblysession.viewportsViewport: 1.setValues(displayedObject=a)# Set coordinate system (done by default)#a.DatumCsysByDefault(CARTESIAN)# Instance the mount#p = mdb.modelsModel-1.partsMounta.Instance(name=Mount-1, part=p, dependent=ON)# Create geometry set Middle#e = a.instancesMount-1.edgesedges = e.findAt(0.020708, 0.03, 0.0), )a.Set(edges=edges, name=Middle)通过findat命令定义了一个edges组“Middle”# Create geometry set Out#v = a.instancesMount-1.verticesverts = v.findAt(0.01, 0.0, 0.0), )a.Set(vertices=verts, name=Out)通过findat命令定义了一个vertices组“Out”# Create surface Bottom#s = a.instancesMount-1.edgesside1Edges = s.findAt(0.0475, 0.0, 0.0), )a.Surface(side1Edges=side1Edges, name=Bottom)通过findat命令定义了一个edges组“Bottom”#-# Create a static general step进入step模块mdb.modelsModel-1.StaticStep(name=Compress mount, previous=Initial,description=Apply axial pressure load to mount, timePeriod=1,adiabatic=OFF, maxNumInc=100, stabilization=None,timeIncrementationMethod=AUTOMATIC,initialInc=0.01, minInc=1e-05, maxInc=1, matrixSolver=SOLVER_DEFAULT,amplitude=RAMP, extrapolation=LINEAR, fullyPlastic=, nlgeom=ON)step中的一些设置，与cae操作框相对应session.viewportsViewport: 1.assemblyDisplay.setValues(step=Compress mount)cae中显示step模块 Compress mount# Modify output requests#mdb.modelsModel-1.fieldOutputRequestsF-Output-1.setValues(variables=(S, PE, PEEQ, PEMAG, NE, LE, U, RF,CF, CSTRESS, CDISP)对结果数据输出的一些定义regionDef=a.setsOutmdb.modelsModel-1.HistoryOutputRequest(name=H-Output-1,createStepName=Compress mount, variables=(U1, U2, U3),region=regionDef)session.viewportsViewport: 1.assemblyDisplay.setValues(loads=ON, bcs=ON,predefinedFields=ON)#-# Apply pressure load进入load模块region = a.surfacesBottommdb.modelsModel-1.Pressure(name=Pressure,createStepName=Compress mount, region=region, magnitude=500000.0)通过bottom的set对底边进行加载# Apply symmetry bc to set Middle#region = a.setsMiddlemdb.modelsModel-1.DisplacementBC(name=Symmetry,createStepName=Compress mount, region=region, u2=0.0)对顶面进行约束# Suppress visibility of datum geometry#session.viewportsViewport: 1.assemblyDisplay.geometryOptions.setValues(geometryEdgesInShaded=OFF, datumPoints=OFF, datumAxes=OFF, datumPlanes=OFF,datumCoordSystems=OFF)session.viewportsViewport: 1.assemblyDisplay.setValues(mesh=ON, loads=OFF,bcs=OFF, predefinedFields=OFF)session.viewportsViewport: 1.assemblyDisplay.meshOptions.setValues(meshTechnique=ON)p = mdb.modelsModel-1.partsMountsession.viewportsViewport: 1.setValues(displayedObject=p)mesh模块的一些显示设置#-# Assign edge seeds进入mesh模块p = mdb.modelsModel-1.partsMounte = p.edgespickedEdges = e.findAt(0.0225, 0.005, 0.0), ), (0.0475, 0.0, 0.0), ),(0.020708, 0.03, 0.0), )p.seedEdgeByNumber(edges=pickedEdges, number=30)pickedEdges = e.findAt(0.053289, 0.023434, 0.0), ), (0.01, 0.01125, 0.0), )p.seedEdgeByNumber(edges=pickedEdges, number=14)pickedEdges = e.findAt(0.01, 0.00125, 0.0), ),