ABAQUS二次开发论文关于ABAQUS二次开发在机构参数化建模仿真的应用论文范文参考资料

ABAQUS二次开发论文关于ABAQUS二次开发在机构参数化建模仿真的应用论文范文参考资料 （1.中北大学，山西 太原 030051；2. 65154部队，辽宁 凌源 122500） 摘 要：ABAQUS为二次开发用户提供了Python脚本接口。文章以ABAQUS二次开发的基本途径和方法为对象详细介绍实现参数化研究和访问结果数据库等功能。并以某开锁器为例，介绍了基于Python对ABAQUS进行二次开发的原理与方法。 关键词：ABAQUS；Python脚本；二次开发；数据库；参数化研究 ：TP311 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.xx.02.055 ：150828；修回日期：151231 作者简介：朱铭君（1989-），男，安徽安庆人，在读硕士，主要从事火炮总体设计研究，E-mail：332654562qq.。 应用有限元理论进行设计分析已经广泛应用到现代工业的方方面面，特别是材料科学、汽车、航空航天、兵器科学等。目前各大工程分析软件公司陆续推出的有限元分析软件也给了人们越来越多的选择和便捷，其中ABAQUS是较先进的非线性有限元分析软件，它提供了多种开发方式，应用自带的二次开发接口，用户根据自身的需要可以扩展单元类型库、材料类型库以及改善ABAQUS的前后处理等功能。随着计算机技术的发展，有限元软件在设计过程中的运用不断深化，火炮的设计已从以往的图纸设计升级到电脑制图，面对现代武器装备的复杂化，借助计算机技术，设计人员可便捷地对参数化的装备零件进行管理、修改和仿真分析。 1 ABAQUS的二次开发 ABAQUS的二次开发有多种途径，以下主要介绍其中的4种途径1：一是通过环境初始化文件改变ABAQUS的缺省设置；二是ABAQUS提供用户子程序接口，借助该用户子程序接口可以进行新模型开发的参数化建模和分析，通过自定义窗口界面控制ABAQUS的计算过程和结果；三是ABAQUS提供图形用户接口工具包（ABAQUS GUI Toolkit），该工具包可以帮助用户创建交互式的窗口，便于用户查看新创建的模型和参数信息。四是ABAQUS为用户提供了脚本的接口（ABAQUS Script Interface），调入的脚本会直接访问程序的内核，执行有限元分析的前处理建模、后处理计算分析和分析结果数据的查看。 1.1 用户子程序 在建模和有限元分析中，用户会用到各种单元和求解器，而在ABAQUS的数据库中，为用户提供大量单元库和各类求解模型，借助信息庞大的数据库，能够为用户处理绝大多数问题。尽管如此，ABAQUS为了满足更多客户需求，还为用户提供了大量的子程序，为实现特定功能而创建合适的自定义模型。在科学发展日新月异的今天，上述功能的应用加上ABAQUS彪悍的有限元计算分析能力，为科研工作者提供了空前强大的有限元分析工具。 1.2 图形用户接口 ABAQUS为满足不同用户的需要，设置了图形用户接口工具集，此工具集允许用户创建或修改图形用户的接口。 1.2.1 工作原理 图形用户接口工作主要包含Kernel Process和GUI Process 2个模块，ABAQUS通过这2个模块之间的数据交互，实现窗口界面内的人机交互功能。工作原理见图1。 软件程序内核包含的所有方法以及对象数据都可以让用户根据需要进行各种操作，例如部件的模型创建和网格划分。内核程序被调用后，会在GUI的底层独立运行，借助这种功能，在内核程序执行中出现错误时，软件会及时将错误信息以对话框的形式呈现在用户面前，方便用户对程序运行情况进行了解，并对错误情况做出判断和修复。 1.2.2 涉及领域 ABAQUS GUI的使用涉及多个领域。 1）Python语言。ABAQUS的内核脚本和GUI的应用程序都是用Python语言编写的。具有Python语言基础的用户会快速准确地了解软件内容。 2）ABAQUS内核命令。对ABAQUS的所有操作都有对应的用Python编写的ABAQUS内核命令，了解内核命令的工作模式对GUI有很大帮助。 3）面向对象编程思想。ABAQUS软件使用Python语言，体现了面向对象的编程思想，它是继面向过程编程思想后又一新的编程理念，创建了类、派生类、类的方法、类的数据管理等新概念。 4）GUI设计。人机界面的设计是人们较关注的一个话题，它为用户提供清晰明确的模型信息及分析信息，复杂的应用程序将需要优良的GUI设计能力2。 1.2.3 脚本接口的二次开发 ABAQUS的输出结果数据包含分析步、分析步中一系列的增量步、场变量输出和历史变量输出。在ABAQUS中不同的对象模型都有其对应的数据类型。输出数据模型见图2。 上图所示的模型中，包含模型数据和结果数据，设置输出结果时需要指定输出范围，用上述数据模型便可准确定位场变量的分布数据。图中的数据模型表示该类数据模型包含有一系列同类型的对象。单个模型表示单一的对象模型，例如模型数据中的装配便是单一数据对象，而其下的实体对象是一个类的对象，它表示装配模型中所有部件集合的映射，通常存在若干个，每个部件集合的映射都包含对应的节点、单一对象模型、参考点位置等信息。在对ABAQUS进行二次开发时，借助Python语言，在严格的语言逻辑框架下，对后处理程序控制。深入理解对象类型是ABAQUS二次开发中的关键要求3-5。 3 应用举例 某开锁器的结构，见图3。 开锁器的两个小圆孔完全固定，大圆孔允许沿圆柱轴线方向移动，在图3中一共有3个尺寸参数：圆角1、圆角2和磨损厚度，在磨损厚度的标识处，施加一个垂直于接触面的接触力，此接触力以参数的形式供用户设置。默认值分别是：圆角1=1，圆角2=3，厚度变化（-2+2）=0，最大接触力F=20 000 N。 在三维实体建模中，为了保证角度变化时各边尺寸及相对关系不发生改变，除了标注适当的尺寸外，还必须施加一定的约束。给模型的两个销钉孔圆心处添加参考点，参考点与相应圆边沿施加分布耦合约束，在参考点上施加x、y两个方向的集中力载荷，支上下宽边沿施加固支约束。基本模型建立后，通过简单修改rpy文件可实现对磨损厚度的参数化建模，程序代码为 mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.featuresSolid extrude-1.setValues（depth=KsqDepth+2.0） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.regenerate（） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.featuresRound-1.setValues（radius=KsqRound2） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.regenerate（） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.featuresRound-2.setValues（radius=KsqRound1） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.regenerate（） mdb.modelsModel-1.rootAssembly.regenerate（） mdb.modelsModel-1.rootAssembly.Surface（name=Surf-1， side1Faces= mdb.modelsModel-1.rootAssembly.instanceskaisu- oqi-1.faces.getSequenceFromMask（ （#b ， ）， ） mdb.modelsModel-1.partskaisuoqi.generateMesh（） 上述程序中开锁器磨损厚度变化范围为-2+2，产生相应的模型文件、提交分析并得出分析结果。以图4为某开锁器的S Mises磨损厚度等于0时的应力云图6-8。 4 结束语 笔者叙