Python在ABAQUS二次开发中的应用实例2

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：①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。②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；③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。GUI命令行接口（CLI）脚本Python解释器rpy文件ABAQUS/CAEinp文件ABAQUS/StandardABAQUS/Explicitodb文件命令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→RunScript，打开相应的.py文件，即可执行；刚打开ABAQUS界面，直接选择RunScript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：①在GUI建模时录制宏（macro）File→MacroManager可以按需录制任何操作对应的命令②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③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ABAQUS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（PythonDevelopmentEnvironment，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→AbaqusPDE，然后打开相应的.py文件，即可编辑调试。ABAQUS脚本概述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.models[‘Model-1’].materials[‘BPCOMPOSITE’].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，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：foriinrange(0,b3):if(iAnglelowfg[i]=='/'):forlinrange(0,i-j-1):c3[k]=c3[k]+iAnglelowfg[j+l+1]j=ielif(iAnglelowfg[i]==']'):Python语言简介保留字段定义变量名、函数名的时候，避免使用保留字段。如：保留字段说明and\not\or逻辑“与”“非”“或”break中止循环语句continue继续执行下一次循环class定义类def定义函数或者方法if\else\elif条件判断语句print输出语句while循环语句from\import导入模块return返回函数计算结果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：floati=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‘Thestressis%fMPa’%stress即可输出：Thestressis1234.56Mpa符号描述符号描述%c定制字符及其ASCII码%o定制无符号八进制数%s定制字符串%x定制无符号十六进制数%d定制整数%f定制浮点型数据%u定制无符号整数%e用科学计数法定义浮点型数据Python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。运算符描述or逻辑或and逻辑与not逻辑非,=,,=,!=,==小于，小于等于，大于，大于等于，不等于，等于+，-加、减运算*,/,%乘、除、取余数运算**指数运算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:fromcaeModulesimport*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：fromabaqusConstantsimport*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：fromabaqusimport*ABAQUS脚本编写创建新实体myModel=mdb.models['Model-1']myViewport=session.Viewport(name='Regionsyntax',origin=(20,20),width=200,height=100)mySketch=myModel.Sketch(name='SketchA',sheetSize=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#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=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(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.models['Model-1'].parts['Door']c=p.cellspickedCells=c.getSequenceFromMask(mask=('[#1]',),)v,e,d=p.vertices,p.edges,p.datumsp.PartitionCellByPlaneThreePoints(point1=v[0],point2=v[2],point3=v[6],cells=pickedCells)如果后续对模型进行编辑（增加、删除），特征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.models['Model-1'].Material(name='Steel')mdb.models['Model-1'].materials['Steel'].Elastic(table=((220000.0,0.35),))mdb.models['Model-1'].HomogeneousSolidSect