ABAQUS二次开发教程

ABAQUS（Python语言）二次开发令狐采学人生苦短，我用Python

作者：FanShengbaoPython2.72017年12月目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章Python程序基本语法 1\o"CurrentDocument"Python语法结构 1\o"CurrentDocument"Python元组 1\o"CurrentDocument"Python列表 1\o"CurrentDocument"Python字典 2\o"CurrentDocument"Python集合 3\o"CurrentDocument"Python字符串 3\o"CurrentDocument"Python分支语句 4\o"CurrentDocument"Python循环语句 5 for 循环5 while 循环5\o"CurrentDocument"Python定义函数 5\o"CurrentDocument"Python模块 6\o"CurrentDocument"Python包 7\o"CurrentDocument"Python文件和目录 71.12.1目录操作 71.12.2文件操作 7\o"CurrentDocument"Python异常处理 8\o"CurrentDocument"第二章ABAQUS/Python二次开发 9\o"CurrentDocument"ABAQUS执行Python程序 9\o"CurrentDocument"编写ABAQUS/Python程序 10\o"CurrentDocument"ABAQUS录制Python程序 10\o"CurrentDocument"ABAQUS/Python对象介绍 11session对象 11mdb对象 11odb对象 13\o"CurrentDocument"ABAQUS完整二次开发示例 14\o"CurrentDocument"ABAQUS二次开发常用函数 162.6.1Part模块常用函数 16第一章Python程序基本语法Python语法结构Python语言以缩进来约束每个程序块，编写程序时要特别注意每一行的缩进量，同一层次的语句应具有相同的缩进量。下面是一段Python程序示例：#-*-coding:utf-8-*-foriinrange(1,10):forjinrange(1,i+1):printstr(j)+'x'+str(i)+'='+str(i*j),print该段程序主要功能是实现乘法口诀表输出打印，其中“#-*-coding:utf-8-*-”是约定文档的编码方式。程序主体部分由两个嵌套的for循环语句组成，可以看到每一个for循环块的内部都具有相同的缩进量。程序输出结果如下：1x1=11x2=22x2=41x3=32x3=63x3=91x4=42x4=83x4=124x4=161x5=52x5=103x5=154x5=205x5=251x6=62x6=123x6=184x6=245x6=306x6=361x7=72x7=143x7=214x7=285x7=356x7=427x7=491x8=82x8=163x8=244x8=325x8=406x8=487x8=568x8=641x9=92x9=183x9=274x9=365x9=456x9=547x9=638x9=729x9=81Python程序中一行中“#”号后面的内容为注释，“#”号只支持单行注释，多行注释可使用“'''…‘''”注释符。'''Abaqus6.14Python'''Python元组Python中的元组(tuple)相当于C语言中的数组简化版，其内容和长度均不可变，只能对其内容进行访问。tt1=(1,2,3,4,5)printtt1[1]程序执行结果：2Python列表Python中的列表(list)相当于C语言中的数组，但比C语言中的数组使用起来更加方便灵活。其长度和内容均可修改，列表是编程时使用较多的结构。list1=[1,2,3,4,5]printlist1[1]list1[1]=5printlist1list1.append(6)令狐采学创作printlist1程序执行结果：2[1,5,3,4,5][1,5,3,4,5,6]Python列表常用操作方法：表llPython列表常用操作方法操作方法功能listl.append()listl.append(l)在列表末尾追加元素listl.extend()list1.extend([7,8,9])合并两个列表listl.insert()listl.insert(2,在列1表指定位置插入元素listl.pop(n)输出并删除指定位置的元素，不指定n值时则弹出listl.pop()末尾元素listl.index()listl.index(5)在列表中搜索该元素第一次出现的位置listl.eount()listl.count(l)在列表中搜索该元素出现的次数listl.reverse()listl.reverse()反转列表排序，也可使用listl[::-l]list1.sort()listl.sort()对列表进行排序对列表进行切片操作(元组也能进行相应的操作)：list1=[1,2,'3','a','b',5]printlist1[2:4]printlist1[2:]printlist1[1::2]printlist1[:-2]输出结果：['3','a']['3','a','b',5][2,'a',5][1,2,'3','a']Python字典Python中的字典(diet)对于存储数据非常有用，其存储的数据是无序的，每一个键对应着一个键值，是一种映射型数据类型。dict1={'author':'FanShengbao','software':'Abaqus'}dict1['data']='2O17'#添加一个字典元素printdict1['software']#打印'software'键的键值printdict1.keys()#打印所有键printdict1.values()#打印所有的键值printdict1.items()#打印所有键及其键值程序输出结果：Abaqus['software','Data','author']令狐采学创作['Abaqus','2017','FanShengbao'][('software','Abaqus'),('Data','2017'),('author','FanShengbao')]从打印的结果可以看出，字典的存储是无顺序的。获取字典键值需通过键来访问，键是唯一的，多个键可以对应相同的内容。Python集合Python中集合(set)的概念来源于数学在的集合，集合中的每个元素都是唯一存在，多次添加同一元素只存在一个。集合区别于列表和元组，其不能通过下表进行访问，但可以将其转换位列表后再进行其他操作。set1=set('abcde')printset1setl.add('f')#添^口'f'元素setl.add('b')#添^口'b'元素printset1printlist(set1)输出结果：set(['a','c','b','e','d'])set(['a','c','b','e','d','f'])['a','c','b','e','d','f']Python中集合常见操作方法：表12Python中集合常见操作方法操作方法功能listl-list2list1与list2的差集list1&list2list1与list2的交集listl|list2list1与list2的并集listl.add()listl.add(‘a')向listl中添加一个元素listl.updata()list1.updata([1,2,3])向listl中添加多个元素list1.remove()listl.remove(‘a')移除listl中的'a'元素Python字符串Python中的字符串是一种只能访问的数据类型，定义之后不能对其内容进行修改否则程序将抛出异常。str1='Abaqus6.14Python'printstr1[0:6]printstr1.center(30,'-')程序运行结果：Abaqus Abaqus6.14Python Python字符串常见操作方法：操作方法功能str1.find(substr,start,end)从strlstr1.find()中搜索substr，不指定start和end时指搜索整个字符串，可以只单独指定startstr1.count(str1.count(substr,start,end)获取)字符出现次数str1.startsstrl.startswith(str)是否以str开with()始str1.endsstr1.endswith(str)是否以str结with()尾()str1.centerstr1.center(n,char)以str1为中心获取n个字符，不够部分使用char填充str1.ljust(n,char)以str1为左对str1.ljust()齐获取n个字符，不够部分使用char填充str1.rjust(n,char)以str1为右对str1.rjust()齐获取n个字符，不够部分使用char填充()str1.upper将str1全部转换为大写()str1.lower将str1全部转换为小写e()str1.replacstr1.replace(old,new,count)count为替换次数，若省略只替换一次str1.strip(char)去除str1前后str1.strip()的char，若省略则去除前后空格str1.split()str1.split(sep,maxcount)以sep分割字符串，maxcount为取功能操作方法功能大分割次数(可省略)，省略sep则使用空格进行分割1.7Python分支语句if分支语句有以下三种基本形式，可根据不同情况选用不同的形式，使用时需替换pass占位语句：形式一形式二形式三ifcondition1:ifcondition:passifcondition:passelifcondition2:passelse:passpasselse:pass1.8Python循环语句Python编程语言只包含两种循环结构，分别是for循环和while循环。for循环要比while循环使用更加频繁。for循环for循环主体结构：foriinrange(1,10):passelse:pass其中pass为占位符，else可省略，else只有在for循环不是由break中断的情况下才会执行else下的语句。for循环可遍历元组、列表和字符串：foriin[1,2,3,4,5]:printifor具有一些比较高级的迭代功能(比普通循环更加高效，执行速度更快)：print[i*iforiinrange(10)]print[(i,j)foriinrange(3)forjinrange(3)ifi!=j]程序执行结果：[0,1,4,9,16,25,36,49,64,81][(0,1),(0,2),(1,0),(1,2),(2,0),(2,1)]while循环while循环主体结构：i=0whilei<10:passi+=1else:passPython定义函数Python语言定义函数采用def进行声明，函数体需进行统一缩进。Python函数常用的有两种：参数有默认值的函数和参数无默认值的函数，函数参数某一个带默认参数时，其后的参数也需带默认值。#参数无默认值defFunName1(arg1,arg2):returnarg1+arg2#给参数指定默认值defFunName2(arg1,arg2=1):returnarg1+arg2#函数调用printFunName1(1,2)#返回3printFunName2(1)#返回2printFunName2(1,2)#返回3Python语言也有一些自带的函数：表14Python自带函数函数名功能abs()abs(-1)求一个数的绝对值sum()sum([1,2,3])求一个列表的和，等于6.0max()max([1,2,3])求一个列表的最大值，等于3min()min([1,2,3])求一个列表的最小值，等于1range()range(start,end,step)产生一个列表包含start，但不包含end,增量为step(可省略)xrange(start,end,step)和range()函数一样，但其初始时只生成xrange()一部分，一般用在循环次数较多的情况下，能够减少循环时间。type(var)检测变量或内容的类型type()input()接受一个输入，ABAQUS软件中Python的默认输入函input()数有两个：一个为单输入函数getInput(title,default)；另一个为多输入函数getInputs(((titlel,defaultl),(title2,default2),...))，其中title和default为字符串，且default可省略。len()len(...)参数可以是兀组、列表或字符串，功能是检测其长度all()all(...)检测参数，都不为0或:返回True，否则返回Falseany()any(...)检测参数，任一不为0或‘'，返回True，否则返回令狐采学创作False注：表中只列举了部分直接访问的函数，Python标准库中包含着许多函数，如math库。Python模块Python模块就是一个py文件，文件中可包含变量、函数和类。可在另一个py文件中导入该模块，调用其中的函数。导入模块的方法：importModelNamefromModelNameimportFunName导入自建模块时，需注意Python的搜索路径，只有将模块放入搜索路径中，才能通过以上方法导入Python模块。可通过以下代码查看当前Python编辑器的搜索路径和添加目录到Python的搜索路径：importsysprintsys.path#打印Python的搜索路径sys.path.append('D:\\...')#将“D:\\...”添加到搜索路径中Python包Python包由一个初始化文件“_init_.py”及一个或多个函数文件(模块文件)组成，将这些python文件放入同一个文件夹下就构成了一个Python包。包中的“__init__.py”文件用来申明包中包含的模块文件。如图所示为一个包的文件构成：£'nit.py201打12/1515:06Pythonfile1KE尸getMaxDisplacement.py2O17/12；1715^)6Pythonfile1KttgetfVlaxStress.py2O17A271716:0&Pythonfile1KLtopenOdbFile.py2017/12/1517:14PythonFile1KL图1.1Python包文件构成—init—.py文件包含的内容如下：__author__="FanShengbao"__all__=['openOdbFile','getMaxStress','getMaxDisplacement']其他文件中均包含着对应的函数导入模块的方法(包文件夹需放入Python的搜索路径之下)：单个函数导入：fromPythonPackageNameimportgetMaxStress一次全部导入：fromPythonPackageNameimport*1.12Python文件和目录1.12.1目录操作获取当前工作目录和更改当前工作目录：importosprintos.getcwd()#获取当前工作目录令狐采学创作令狐采学创作os.chdir('D:\\')#更改当前工作目录获取指定目录下的某种类型文件，可以使用一个Python的标准库glob，代码实例如下：importglobprintglob.glob('D:\\*.odb')#获取所有的odb文件printglob.glob('D:\\name.*')#所有以name为名的文件1.12.2文件操作打开和关闭文件：file=open('D:\\1.txt')#打开文件，也可指定打开方式(r、w等)file.close()#关闭文件读写文件内容：通常读文件时使用一条语句读取全部内容，并将每一行内容独立存入列表中，具体示例代码如下：f=open('D:\\1.txt').read().split('\n').strip()也可以使用下表所示的读写文件函数进行读写操作，Python还有其他的一些读写操作函数未列举在表中。表15文件读写函数函数功能read()一次性读取全部内容readline()每次读取一行内容readlines(num)每次读取num行内容write()写文件，参数为一个字符串，可包含换行符writelines()与多仃，参数为一个列表，换仃添加\n1.13Python异常处理Python异常处理能够规避程序执行错误，当程序出错时能够进行相应的处理或者直接忽略错误继续执行程序。异常处理结构(pass可以替换为相应的代码)：try:passexceptErrorType:passfinally:pass将可能出错的代码放入try代码行下面，except后接指定的错误类型或不指定(接受所有错误)，当指定错误发生时，程序执行except下的程序，最后执行finally下的程序。

第二章ABAQUS/Python二次开发ABAQUS执行Python程序ABAQUS执行Python程序的方法可以找百度，下图为ABAQUS软件自带的编译器PDE,可用于调试Python程序，支持断点调试。图2.1ABAQUS软件PDE编辑器常用的ABAQUS软件执行Python方法：Fil—>RunScript...再选择需要运行的Python程序文件直接在宏程序里面编写程序，再调用宏管理器(Fil—>MacroManager...)执行程序只写几行代码的话，可以到ABAQUS软件底部的kernelcommandlineinterface中编写图2.2kernelcommandlineinterface窗口

令狐采学创作编写ABAQUS/Python程序下面是一个ABAQUS/Python程序的简单例子：该段程序生成如图所示的三维模型并导入到装配模块中。#-*-coding:utf-8-*-fromabaqusimport*#导入Abaqus常量模块fromabaqusConstantsimport*#导入Abaqus中常用的模块，例如step,materialfromcaeModulesimport*#新建一个Model并命名为Model-1model1=mdb.Model(name='Model-1')#创建一个三维可变形实体，并命名为Part-1part1=model1.Part(name='Part-1',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)#创建一个名为Sketch-1的草图skt=model1.ConstrainedSketch(name='Sketch-1',sheetSize=100)#在创建的草图中绘制一个矩形skt.rectangle(point1=(-50,-50),point2=(50,50))#在草图中心绘制一个R=25的圆skt.CircleByCenterPerimeter(center=(0,0),point1=(25,0))#对草图skt进行拉伸，指定深度为50part1.BaseSolidExtrude(sketch=skt,depth=50)asm=model1.rootAssembly #访问装配模块#将新建的part1添加到装配中asm.Instance(name='Part-1-1',part=part1,dependent=ON)ABAQUS录制Python程序使用宏管理器可以将对ABAQUS的操作录制成Python程序，通过宏录制可缩短程序开发时间，方便对ABAQUS软件进行二次开发。稍加修改录制后的程序，就能得到想要的效果。下图为ABAQUS软件的宏管理器(File—〉MacroManager…)：DismissDismiss图2.3ABAQUS软件宏管理器令狐采学创作点击Create…能够对ABAQUS软件的操作进行录制，生成Python代码并添加到宏管理器中，某些情况下需对程序进行一定的编辑才能重复出录制的操作，直接运行可能得不到与之前操作一样的结果或者程序直接报错。ABAQUS/Python对象介绍session对象session模块主要用来控制窗口显示属性，例如新建多个窗口、设置窗口大小、调整当前显示窗口和打开odb文件等。录制程序时会出现多行以session开头的语句，但其中大部分记录的是我们调整视图的操作，例如转动或平移一下模型，编辑时可删除这些语句。获取当前显示的窗口名称：viewportName=session.currentViewportName获取当前显示的窗口的model名称：viewportName=session.currentViewportNamemodelName=session.viewports[viewportName].displayedObject.modelName新建一个窗口：session.Viewport(name='Viewport:2')mdb对象mdb对象是ABAQUS前处理中最为重要的一个对象，是一个顶层对象，下面包含着丰富的子对象和方法。表21mdb对象信息成员类型名称功能构造函数Mdb()生成一个新的模型数据库openMdb()新建一个cae文件，参数为cae文件兀整路径mdb.close()关闭当前cae文件，并不保存成员函数mdb.save()保存当前cae文件mdb.saveAs()另存为cae文件，参数为另存cae文件的兀整路径mdb.Model()生成一个model，参数为model名()当前模型创建的所有job成员变量mdb.models()当前模型所有的model每个cae文件包含一个或多个Model，大部分前处理信息均包含在每个Model下面，通过mdb.models[modelName冋单独访问每个Model下的数据。通过每个Model可继续访问之下的part、material和rootAssembly等。\=iHModels⑵ *(DtLParts(2)CeMaterials?卜様Calibrationsr宜Sections；Profiles0tSAssembly亩ASteps⑴rteFieldOutputRequests；hteHistofyOutputRequests图2.4Model下的部分对象Python在前处理中，可以用来建立复杂的三维模型，下面程序建立了一个三维函数曲面图，数学公式如式2.1所示，代码如下：#程序开始#-*-coding:utf-8-*-fromabaqusimport*fromabaqusConstantsimport*fromcaeModulesimport*importmathpart1=mdb.models['Model-1'].Part(name='Part-1',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)point_U=[]point_Utemp=Nonepoint_V=[]point_Vtemp=[]foriinrange(-100,100):point_V.append([])foriinxrange(-100,100):point_U=[]forjinxrange(-100,100):x=0.025*iy=0.025*jcoord=(x,y,3*x*math.exp(-x**2-y**2))point_U.append(coord)point_V[j+100].append(coord)part1.WireSpline(points=point_U,mergeType=MERGE,meshable=ON,smoothClosedSpline=ON)foriinpoint_V:part1.WireSpline(points=i,mergeType=MERGE,meshable=ON,smoothClosedSpline=ON)part2=mdb.models['Model-1'].Part(name='Part-2',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)edges=[]foriinpoint_V:part2.WireSpline(points=i,mergeType=MERGE,meshable=ON,smoothClosedSpline=ON)foriinpoint_V:edges.append((part2.edges.findAt(i[0]),))part2.ShellLoft(loftsections=(edges),startCondition=NONE,endCondition=NONE)asm=mdb.models['Model-1'].rootAssemblyasm.Instance(name='Part-1-1',part=part1,dependent=ON)asm.Instance(name='Part-2-1',part=part2,dependent=ON)session.viewports['Viewport:1'].setValues(displayedObject=asm)该程序生成两个三维模型，如图所示：图2.5线框模型图2.6曲面模型odb对象odb对象和mdb对象有很多的相似性，包含的对象和访问方式也几近相同。下面代码可用于读取指定odb文件的最后分析步的最大应力并打印显示出来：defreadMaxStress(myViewport,jobName):path=os.getcwd()o1=session.openOdb(name=path+'\\'+jobName+'.odb')myViewport.setValues(displayedObject=o1)myViewport.odbDisplay.setPrimaryVariable(variableLabel='S',outputPosition=INTEGRATION_POINT,refinement=(INVARIANT,'Mises'),)myViewport.odbDisplay.display.setValues(plotState=(UNDEFORMED,))myViewport.odbDisplay.display.setValues(plotState=(CONTOURS_ON_DEF,))printmyViewport.odbDisplay.contourOptions.autoMaxValue2.5ABAQUS完整二次开发示例该段程序实现了平板拉伸应力分析，完成了从建模、添加边界条件载荷、监控计算状态和应力自动读取完整分析过程。#-*-coding:utf-8-*-fromabaqusimport*fromabaqusConstantsimport*fromcaeModulesimport*importosimport__main__defPlateTensile(h,w,r,t,f):#检测输入是否正确ifr>=h/2.0:print"Error:Radius>Height"returnFalseifr>=w/2.0:print"Error:Radius>width"returnFalseifr<=0ort<=0orf==0:print"ERROR!!!"returnFalse#创建名为'Model-1'的模型对象model=mdb.Model(name='Model-1')part=model.Part(name='Part-1',dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)asm=model.rootAssemblyskt1=model.ConstrainedSketch(name='Skt1',sheetSize=200)skt1.rectangle(point1=(-w/2.0,-h/2.0),point2=(w/2.0,h/2.0))skt1.CircleByCenterPerimeter(center=(0,0),point1=(r,0))part.BaseShell(sketch=skt1)session.viewports['Viewport:1'].setValues(displayedObject=part)model.Material(name='Material-1')model.materials['Material-1'].Elastic(table=((210000.0,0.3),))model.HomogeneousShellSection(name='Section-1',preIntegrate=OFF,material='Material-1',thicknessType=UNIFORM,thickness=t,thicknessField='',idealization=NO_IDEALIZATION,poissonDefinition=DEFAULT,thicknessModulus=None,temperature=GRADIENT,useDensity=OFF,integrationRule=SIMPSON,numIntPts=5)f1=part.facesregion=regionToolset.Region(faces=f1)part.SectionAssignment(region=region,sectionName='Section-1',offset=0.0,offsetType=MIDDLE_SURFACE,offsetField='',thicknessAssignment=FROM_SECTION)asm.Instance(name='Part-1-1',part=part,dependent=ON)model.StaticStep(name='Step-1',previous='Initial')s1=asm.instances['Part-1-1'].edgesedges1=s1.findAt(((w/2.0,0,0),))edges2=s1.findAt(((-w/2.0,0,0),))rp1=asm.ReferencePoint(point=(w/2.0,0,0))region1=regionToolset.Region(edges=edges1)region2=regionToolset.Region(referencePoints=(asm.referencePoints[rp1.id],))#参考点和边进行耦合操作model.Coupling(name='Constraint-1',controlPoint=region2,surface=region1,influenceRadius=WHOLE_SURFACE,couplingType=KINEMATIC,localCsys=None,u1=ON,u2=ON,u3=ON,ur1=ON,ur2=ON,ur3=ON)model.ConcentratedForce(name='Load-1',createStepName='Step-1',region=region2,cf1=f,distributionType=UNIFORM,field='',localCsys=None)model.EncastreBC(name='BC-1',createStepName='Initial',region=regionToolset.Region(edges=edges2),localCsys=None)part.setMeshControls(regions=f1,elemShape=QUAD)令狐采学创作part.seedPart(size=(w+h)/200.0,deviationFactor=0.1,minSizeFactor=0.1)part.generateMesh()jobName='Test-1'mdb.Job(name=jobName,model='Model-1',description='',type=ANALYSIS,atTime=None,waitMinutes=0,waitHours=0,queue=None,memory=90,memoryUnits=PERCENTAGE,getMemoryFromAnalysis=True,explicitPrecision=SINGLE,nodalOutputPrecision=SINGLE,echoPrint=OFF,modelPrint=OFF,contactPrint=OFF,historyPrint=OFF,userSubroutine='',scratch='',resultsFormat=ODB,multiprocessingMode=DEFAULT,numCpus=1,numGPUs=0)fromjobMessageimportJOB_ABORTED,JOB_COMPLETED,JOB_SUBMITTED#读取最大应力值并打印defreadMaxStress(userData):path=os.getcwd()o1=session.openOdb(name=path+'\\'+jobName+'.o