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ABAQUS（Python语言）二次开发教程ABAQUS（Python语言）二次开发人生苦短，我用Python作者：Fan ShengbaoPython2.72017年12月16目 录第一章 Python程序基本语法11.1Python语法结构11.2Python元组11.3Python列表11.4Python字典21.5Python集合31.6Python字符串31.7Python分支语句41.8Python循环语句51.8.1for循环51.8.2while循环51.9Python定义函数51.10Python模块61.11Python包71.12Python文件和目录71.12.1目录操作71.12.2文件操作71.13Python异常处理8第二章 ABAQUS/Python二次开发92.1ABAQUS执行Python程序92.2编写ABAQUS/Python程序102.3ABAQUS录制Python程序102.4ABAQUS/Python对象介绍112.4.1 session对象112.4.2 mdb对象112.4.3 odb对象132.5ABAQUS完整二次开发示例142.6ABAQUS二次开发常用函数162.6.1 Part模块常用函数16ABAQUS（Python语言）二次开发教程第一章 Python程序基本语法1.1 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 -*-for i in range(1,10): for j in range(1,i+1): print str(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=2 2x2=41x3=3 2x3=6 3x3=91x4=4 2x4=8 3x4=12 4x4=161x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20 5x5=251x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24 5x6=30 6x6=361x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28 5x7=35 6x7=42 7x7=491x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32 5x8=40 6x8=48 7x8=56 8x8=641x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36 5x9=45 6x9=54 7x9=63 8x9=72 9x9=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。 Abaqus6.14 Python1.2 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)print tt11程序执行结果：21.3 Python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 = 1,2,3,4,5print list11list11 = 5print list1list1.append(6)print list1程序执行结果：21, 5, 3, 4, 51, 5, 3, 4, 5, 6Python列表常用操作方法：表 11 Python列表常用操作方法操作方法功能list1.append()list1.append(1) 在列表末尾追加元素list1.extend()list1.extend(7,8,9) 合并两个列表list1.insert()list1.insert(2, 1) 在列表指定位置插入元素list1.pop()list1.pop(n) 输出并删除指定位置的元素，不指定n值时则弹出末尾元素list1.index()list1.index(5) 在列表中搜索该元素第一次出现的位置list1.count()list1.count(1) 在列表中搜索该元素出现的次数list1.reverse()list1.reverse() 反转列表排序，也可使用list1:-1list1.sort()list1.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,5print list12:4print list12:print list11:2print list1:-2输出结果：3, a3, a, b, 52, a, 51, 2, 3, a1.4 Python字典Python中的字典（dict）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:Fan Shengbao,software:Abaqusdict1data = 2017 #添加一个字典元素print dict1software #打印software键的键值print dict1.keys() #打印所有键print dict1.values() #打印所有的键值print dict1.items() #打印所有键及其键值程序输出结果：Abaqussoftware, Data, authorAbaqus, 2017, Fan Shengbao(software,Abaqus),(Data,2017),(author,Fan Shengbao)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。1.5 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)print set1set1.add(f) #添加f元素set1.add(b) #添加b元素print set1print list(set1)输出结果：set(a, c, b, e, d)set(a, c, b, e, d, f)a, c, b, e, d, fPython中集合常见操作方法：表12 Python中集合常见操作方法操作方法功能list1 list2list1与list2的差集list1 & list2list1与list2的交集list1 | list2list1与list2的并集list1.add()list1.add(a)向list1中添加一个元素list1.updata()list1.updata(1,2,3)向list1中添加多个元素list1.remove()list1.remove(a)移除list1中的a元素1.6 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 = Abaqus 6.14 Pythonprint str10:6print str1.center(30,-)程序运行结果：Abaqus-Abaqus 6.14 Python-Python字符串常见操作方法：表13 Python字符串常见操作方法操作方法功能str1.find()str1.find(substr,start,end) 从str1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.startswith()str1.startswith(str) 是否以str开始str1.endswith()str1.endswith(str) 是否以str结尾str1.center()str1.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()str1.ljust(n,char) 以str1为左对齐获取n个字符，不够部分使用char填充str1.rjust()str1.rjust(n,char) 以str1为右对齐获取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str1.replace()str1.replace(old,new,count) count为替换次数，若省略只替换一次str1.strip()str1.strip(char) 去除str1前后的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为最大分割次数（可省略），省略sep则使用空格进行分割1.7 Python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if condition: passif condition: passelse: passif condition1: passelif condition2: passelse: pass1.8 Python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。1.8.1 for循环1) for循环主体结构：for i in range(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。2) for循环可遍历元组、列表和字符串：for i in 1,2,3,4,5: print i3) for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*i for i in range(10)print (i,j) for i in range(3) for j in range(3) if i!= 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)1.8.2 while循环while循环主体结构：i = 0while iRun Script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（FileMacro Manager）执行程序 只写几行代码的话，可以到ABAQUS软件底部的kernel command line interface中编写图2.2 kernel command line interface窗口2.2 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 -*-from abaqus import *#导入Abaqus常量模块from abaqusConstants import * #导入Abaqus中常用的模块，例如step，material from caeModules import * #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50 part1.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) 2.3 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（FileMacro Manager）：图2.3 ABAQUS软件宏管理器点击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。2.4 ABAQUS/Python对象介绍2.4.1 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.viewportsviewportName.displayedObject.modelName新建一个窗口：session.Viewport(name = Viewport: 2)2.4.2 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 21 mdb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成员函数openMdb()新建一个cae文件，参数为cae文件完整路径mdb.close()关闭当前cae文件，并不保存mdb.save()保存当前cae文件mdb.saveAs()另存为cae文件，参数为另存cae文件的完整路径mdb.Model()生成一个model，参数为model名成员变量mdb.jobs()当前模型创建的所有jobmdb.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.modelsmodelName可单独访问每个Model下的数据。通过每个Model可继续访问之下的part、material和rootAssembly等。图 2.4 Model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：（2.1）#程序开始#-*- coding:utf-8 -*-from abaqus import *from abaqusConstants import *from caeModules import *import mathpart1 = mdb.modelsModel-1.Part(name=Part-1, dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)point_U = point_Utemp = Nonepoint_V = point_Vtemp = for i in range(-100,100): point_V.append() for i in xrange(-100,100): point_U = for j in xrange(-100,100): x = 0.025*i y = 0.025*j coord = (x,y,3*x*math.exp(-x*2-y*2) point_U.append(coord) point_Vj+100.append(coord) part1.WireSpline(points=point_U, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON)for i in point_V: part1.WireSpline(points=i, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON) part2 = mdb.modelsModel-1.Part(name=Part-2, dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)edges = for i in point_V: part2.WireSpline(points=i, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON)for i in point_V: edges.append(part2.edges.findAt(i0),)part2.ShellLoft(loftsections=(edges), startCondition=NONE, endCondition=NONE)asm = mdb.modelsModel-1.rootAssemblyasm.Instance(name=Part-1-1,part=part1,dependent=ON)asm.Instance(name=Part-2-1,part=part2,dependent=ON)session.viewportsViewport: 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2.4.3 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：def readMaxStress(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, ) print myViewport.odbDisplay.contourOptions.autoMaxValue2.5 ABAQUS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 -*-from abaqus import *from abaqusConstants import *from caeModules import * import osimport _main_ def PlateTensile(h,w,r,t,f): #检测输入是否正确 if r=h/2.0: print Error: Radius Height return False if r=w/2.0: print Error: Radius width return False if r=0 or t = 0 or f = 0: print ERROR! return False #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.rootAssembly skt1 = 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.viewportsViewport: 1.setValues(displayedObject=part) model.Material(name=Material-1) model.materialsMaterial-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.faces region = 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.instancesPart-1-1.edges edges1 = 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.referencePointsrp1.id,)