Python-语言在-Abaqus-中的应用--学习笔记

1学习笔记学习资料：《Python语言在Abaqus中的应用》20世纪60年代，RayW.Clough教授在发表的论文《TheFiniteElementinPlaneStressAnalysis》中首次提出有限单元法，此后，有限单元法的理论得到迅速发展，并广泛应用于各种力学问题和非线性问题，成为分析大型复杂工程结构的强有力手段。Abaqus提供两种接口：1）用户子程序接口（UserSubroutine）。该接口使用Fortran语言进行开发，主要用于自定义本构关系、自定义单元等。常用的用户子程序包括(V)UMAT、(V)UEL、(V)FRIC、(V)DLOD等。2）Abaqus脚本接口（AbaqusScriptingInterface）。该接口是在Python语言的基础上进行的定制开发，它扩充了Python的对象模型和数据类型，使Abaqus脚本接口的功能更加强大。一般情况下，Abaqus的脚本接口主要用于前处理（例如，快速建模）、后处理（例如，创建和访问输出数据库）、自定义模块（例如，自动后处理模块等）。Python语言是公认的功能强大的面向对象的编程语言，Abaqus脚本接口在它的基础上又添加了许多数据类型和核心模块，因此功能更加强大。即便如此，Abaqus脚本接口仍然允许读者编写自己的模块或函数，以扩展其功能。保留字Python的保留字：Python语言的代码简洁，易于阅读，保留字相对较少；Python语言中不包含分号（;）、begin、end等标记，而是通过使用空格或制表键缩进的方式进行代码分隔。编写程序时，尽量不要选择保留字作为变量名、函数名等保留字说明and表达式运算，逻辑“和”操作as类型转换assert判断变量或条件表达式的值是否为真break中止循环语句的执行class定义类continue继续执行下一次循环def定义函数或方法del删除变量或序列的值elif条件语句，与if、else联合使用if…elif…elseelse条件语句except包含捕获异常后的操作代码块，与try、finally联合使用exec执行Python语句finally出现异常后始终执行finally代码块中的语句，与try、exceptforfor循环语句from用于导入模块，与import联合使用global定义全局变量if条件判断语句，与else、elif联合使用import导入模块，与from联合使用in判断变量是否包含在序列中is判断变量是否为某个类的实例lambda定义匿名函数not用于表达式运算，逻辑“非”操作or用于表达式运算，逻辑“或”操作pass空的类、方法或函数的占位符print输出语句raise抛出异常return返回函数的计算结果try包含可能出现异常的语句，与except、finally联合使用whilewhile循环语句with简化Python中的语句yield从Generator函数中每次返回1个值开发工具&运行环境：1）PythonWin：【开始】→【程序】→【ActiveStateActivePython2.6(32-bit)】→【PythonWinEditor】；运行按F5或【File】→【Debug】→【Go】2）Abaqus运行环境：启动Abaqus/CAE，【File】→【AbaqusPDE】※在Abaqus中编写Python源代码，可以与Abaqus/CAE进行实时互动，而且代码修改后的效果能够立即在Abaqus/CAE中得到体现，便于调试和修改。Abaqus中的PDE也提供了多种编辑、调试程序的功能，包括代码着色、自动缩进、断点设置与管理、堆栈（stack）、观察列表（watchlist）等功能。3）EditPlus编辑器：模板代码：#!/user/bin/python使Python程序可以在UNIX操作系统下运行#-*-coding:UTF-8-*-设置编码集为UTF-8，使得编写Python代码过程中可以输入中文字符编写规则1）合理使用注释：注释语句放在#后；中文注释必须先添加#-*-coding:UTF-8-*-2）合理使用空行：空行的作用在于分隔两段不同功能或不同含义的代码，便于以后代码的维护或重构。一般情况下，变形程序代码时应该在函数与函数之间、类的方法之间、类和函数入口之间设置空行，用来表示一段新代码的开始。一般情况下，最好设置两个空行。※空行是源代码的一部分，但不是语法的部分，不会报错。在Abaqus脚本结构中使用空行是一定要十分谨慎。如果存在嵌套循环时使用空行，一定注意空行的缩进格式。在EditPlus编辑器下可以很清楚地看到缩进层次。如果不便于查看空行缩进，则可以将空行作为注释行进行处理，即以#开始。3）语句的分隔：Python中可以用分号分隔语句，物理行间的分号也可以省略，但如果一个物理行中包含多个逻辑行，则需要以分号分隔。※习惯上一个物理行只写一个逻辑行，如果逻辑行太长需要多个物理行编写，则用反斜杠“\”作为换行符，这种做法叫做“行连接”，如果逻辑行中使用了圆括号()、方括号[]、大括号{}等暗示行连接，则无需使用反斜线。4）模块的导入方式：模块（module）指的是某些类或函数的集合，用于实现特定功能。importfrom…import…5）命名规则：便于大型程序的协作开发变量名：首字母一般是字母或下划线，其他字符可由字母、下划线或数字组成。定义时不得使用保留字；避免使用i、j、k等单个字母；变量名尽可能地表达该变量的含义、定义变量时尽量避免使用缩写，方便模块名：一般首字符是小写英文字母。扩展名为.py的文件本身就是一个模块，因此，模块名也是文件名。类名：通常类名首字母必须大写，其他字母小写；访问类的属性和方法的表示方式为：在对象名后面跟操作符“.”。对象名：使用小写字母。函数名：首字母小写，并通过下划线或单词首字母大写的方式增加函数名的可读性。对于导入模块快中的函数名，则使用模块名作为其前缀。6）代码缩进：每行代码前输入空格或制表符来表示代码之间的层次（空格数量没有明确要求，1个即可，但习惯上每层间4空格）关系，对于Python而言，代码缩进是一种语法，如果缩进错误会抛出IdentationError异常；Python采用代码缩进和冒号“:”来区分代码块之间的层次关系。※使用IDE开发工具或EditPlus等文本编辑软件编写代码时，编辑软件能够不起冒号并实现自动缩进，可以大大提高代码的编写效率。数据类型1）数字类型：整型int：可以使用二进制、八进制、十六进制；Python能根据数值的大小自动将整型数转换为长整型，定义时更加方便。长整形long：浮点型float：只有双精度浮点型数据复数类型complex：c=1+2j布尔型数据bool：2）字符串类型：使用单引号（’）、双引号（”）、三引号（’’’）来表示字符串类型的数据，其中单引号和双引号的作用相同，使用它们定义字符串时，字符串中所有的空格和制表符都被保留；三引号是Python特有的语法，用来定义多行字符串，三引号内还可以任意使用单、双引号或换行符※三引号是三个单引号※若单引号表示的字符串中还有单引号，如’what’syourname’，系统将无法判断字符串起始点而报错，这时可以用转义字符（\）实现，如’what\’syourname’；也可以使用双引号”what’syourname”。※常用转义字符及含义转义字符含义转义字符含义\’单引号\v纵向制表符\”双引号\r回车符\a发出系统响铃声\f换页符\b退格符\o代表八进制数的字符\n换行符\x代表十六进制数的字符\t横向制表符\000终止符，其后信息将全部被忽略※如果字符串末尾处有一个单独的反斜线\，则表示下一行是续行，如：3）元组（tuple）：由一系列元素组成，且每个元素可以存储不同类型的数据。4）列表（list）：5）字典（dictionary）：变量和常量Python语言中的变量无需声明，赋值操作包含了变量声明的定义。需要注意的是：Python语言每一次新的赋值操作都将创建一个新的变量，即使创建的变量名相同，但是变量的标识却不相同。变量在使用之前必须赋值，因为只有为变量赋值后该变量才被创建。可以在一条语句中同时为多个变量赋值，如a,b,c=1,2,3全局变量：全局变量指的是能够被不同的函数、类或文件所共享的变量。全局变量可以被文件内部的任何函数访问，也可以被外部文件访问。一般情况下，在函数块之外定义的变量都可以认为是全局变量。为使代码更加易读，最好在文件的开始位置定义全局变量。全局变量用global语句声明。※很多情况下，两个变量名相同的变量并非表示同一个变量，变量名只是变量的标识符。相同的变量名出现在代码的不同位置，含义往往是不相同的。为变量命名时，好的习惯：1）为避免混淆全局变量和局部变量，可以将全局变量放到单独的文件中，便于管理和修改。2）尽量不要使用全局变量。全局变量对于不同的模块都可以自由访问，可能导致全局变量的不可预知性，造成错误，且这种错误非常隐蔽，难以发现和改正。局部变量：局部变量指的是只能在函数或代码块范围内使用的变量。函数或代码块一旦结束，局部变量的生命周期也将结束。常量：初始化之后就不能改变的固定值。例如字符串、数字等。编写程序时，可以根据需要将所有的常量定义在一个块中，使用时通过导入模块来实现。运算符和表达式赋值运算符=算数运算符：加+减-乘*除/幂**x**y将返回x的y次幂取模%返回除法的余数取整数//返回商的整数部分※Python不支持自增、自减运算关系运算符：小于大于小于等于=大于等于=等于==不等于!=※关系运算符返回值True或False逻辑运算符：与and或or非not※逻辑运算符返回值True或False【重】运算符优先级（序号越大表示优先级越高）序号运算符含义序号运算符含义1=Lambda表达式13*,/,%乘，除，取余2or逻辑或14+x,-x正负号3and逻辑与15~x按位翻转4not逻辑非16**指数5in,notin成员测试17x,attribute属性参考6is,isnot同一性测试18x[index]下表7,=,,=,!=,,==比较19x[index:index]寻址段8|按位或20f(arguments…)调用函数9^按位异或21(expression,…)绑定或显示元组10&按位与22[expression,…]显示列表11,移位23{key:datum,...}显示字典12+,-加，减运算24‘expression,…’字符串转换文件类型1）源代码文件：.py（源代码文件，由python.exe执行）.pyw（专门用于开发图形用户界面，由pythonw.exe执行）2）字节代码文件：.pyc（源代码文件经编译后生成，不能在文本编辑器中打开或编辑）3）优化代码文件：.pyo（经过优化的源文件生成，需要使用指令行工具生成）元组（tuple）：由一系列元素组成，且每个元素可以存储不同类型的数据。创建：tuple_name=(元素0元素1,…)※元组创建时可以为空；只有一个元素时，也应该加逗号，否则系统无法识别是元组还是表达式。例：zoo=(‘wolf’,‘elephant’,‘penguin’)emptytuple=()newzoo=(‘wolf’,)※元组索引从0开始计数，如zoo[0]表示其中第一个元素※print语句后面可以跟具备定制功能的带符号%的元组。定制功能可以输出特定格式，元组中各元素的顺序必须与定制的顺序一一对应，例：age=33name='John'print'%sis%dyearsold'%(name,age)print'Whyis%splayingwiththatsnake?'%name这里如果不加%的话无法输出Python语言中常用定制字符串的替代符符号描述符号描述%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，可指定小数点后的精度%u定制无符号整