ABAQUS(Python语言)二次开发人生苦短,我用Python
作者:Fan Shengbao
2017年12月
目录
Python程序基本语法
1.1Python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),
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=1
1x2=2 2x2=4
1x3=3 2x3=6 3x3=9
1x4=4 2x4=8 3x4=12 4x4=16
1x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20 5x5=25
1x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24 5x6=30 6x6=36
1x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28 5x7=35 6x7=42 7x7=49
1x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32 5x8=40 6x8=48 7x8=56 8x8=64
1x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36 5x9=45 6x9=54 7x9=63 8x9=72 9x9=81
Python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。
'''
Python
'''
1.2P ython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 tt1[1]
程序执行结果:
2
1.3P ython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]
print list1[1]
list1[1]=5
print list1
(6)
print list1
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 1-1 Python列表常用操作方法
操作方法功能
()(1) 在列表末尾追加元素
()([7,8,9]) 合并两个列表
()(2, ’1’) 在列表指定位置插入元素
()(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
()(5) 在列表中搜索该元素第一次出现的位置
()(1) 在列表中搜索该元素出现的次数
()() 反转列表排序,也可使用list1[::-1]
()() 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]
print list1[2:4]
print list1[2:]
print list1[1::2]
print list1[:-2]
输出结果:
['3', 'a']
['3', 'a', 'b', 5]
[2, 'a', 5]
[1, 2, '3', 'a']
1.4P ython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':'Abaqus'}
dict1['data']='2017'#添加一个字典元素
print dict1['software']#打印‘software’键的键值
print()#打印所有键
print()#打印所有的键值
print()#打印所有键及其键值
程序输出结果:
Abaqus
['software', 'Data', 'author']
['Abaqus', '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。
1.5P ython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 set1
('f') #添加’f’元素
('b') #添加’b’元素
print set1
print list(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1-2 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
()(‘a’)向list1中添加一个元素
()([1,2,3])向list1中添加多个元素
()(‘a’)移除list1中的’a’元素
1.6P ython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 Python'
print str1[0:6]
print(30,'-')
程序运行结果:
Abaqus
------Abaqus Python------
Python字符串常见操作方法:
表1-3 Python字符串常见操作方法
操作方法功能
()(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start
()(substr,start,end) 获取字符出现次数
()(str) 是否以str开始
()(str) 是否以str结尾
()(n,char) 以str1为中心获取n个字符,不够部分使用char填充
()(n,char) 以str1为左对齐获取n个字符,不够部分使用char填充
()(n,char) 以str1为右对齐获取n个字符,不够部分使用char填充
()将str1全部转换为大写
()将str1全部转换为小写
()(old,new,count) count为替换次数,若省略只替换一次()(char) 去除str1前后的char,若省略则去除前后空格
()(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
1.7P ython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:
pass if condition:
pass
else:
pass
if condition1:
pass
elif condition2:
pass
else:
pass
1.8P ython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。
1.8.1for循环
1)for循环主体结构:
for i in range(1,10):
pass
else:
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 i
3)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)]
1.8.2while循环
while循环主体结构:
i =0
while i<10:
pass
i +=1
else:
pass
1.9P ython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
def FunName1(arg1,arg2):
return arg1+arg2
#给参数指定默认值
def FunName2(arg1,arg2=1):
return arg1+arg2
#函数调用
print FunName1(1,2)#返回3
print FunName2(1)#返回2
print FunName2(1,2)#返回3
Python语言也有一些自带的函数:
表 1-4 Python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
max()max([1,2,3]) 求一个列表的最大值,等于3 min()min([1,2,3]) 求一个列表的最小值,等于1
range()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()xrange(start,end,step) 和range()函数一样,但其初始时只生成一部分,一般用在循环次数较多的情况下,能够减少循环时间。
type()type(var) 检测变量或内容的类型
input()input() 接受一个输入,ABAQUS软件中Python的默认输入函数有两个:一个为单输入函数getInput(title,default);另一个为多输入函数
getInputs(((title1,default1),( title2,default2),…)),其中title和default为字符串,且default可省略。
len()len(…) 参数可以是元组、列表或字符串,功能是检测其长度
all()a ll(…) 检测参数,都不为0或‘’,返回True,否则返回False
any()any(…) 检测参数,任一不为0或‘’,返回True,否则返回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。1.10Python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:
①import ModelName
②from ModelName import FunName
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:
import sys
print#打印Python的搜索路径
'D:\\...')#将“D:\\...”添加到搜索路径中
1.11Python包
Python包由一个初始化文件“”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“”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:
图1.1 Python包文件构成
文件包含的内容如下:
__author__ ="Fan Shengbao"
__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):
①单个函数导入:from PythonPackageName import getMaxStress
②一次全部导入:from PythonPackageName import *
1.12Python文件和目录
1.1
2.1目录操作
获取当前工作目录和更改当前工作目录:
import os
print()#获取当前工作目录
('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:import glob
print('D:\\*.odb')#获取所有的odb文件
print('D:\\name.*')#所有以name为名的文件
1.1
2.2文件操作
打开和关闭文件:
file = open('D:\\') #打开文件,也可指定打开方式(r、w等)
() #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:\\').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1-5 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()写多行,参数为一个列表,换行添加‘\n’
1.13Python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:
pass
except ErrorType:
pass
finally:
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。
ABAQUS/Python二次开发
2.1A BAQUS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 1.2 ABAQUS软件PDE编辑器
常用的ABAQUS软件执行Python方法:
① File—>Run Script…再选择需要运行的Python程序文件
②直接在宏程序里面编写程序,再调用宏管理器(File—>Macro Manager…)执行程序
③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1.3 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-1
model1 =(name='Model-1')
#创建一个三维可变形实体,并命名为Part-1
part1 =(name='Part-1',dimensionality=THREE_D,
type=DEFORMABLE_BODY)
#创建一个名为Sketch-1的草图
skt =(name='Sketch-1',sheetSize=100)
#在创建的草图中绘制一个矩形
(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
(sketch=skt,depth=50)
asm =#访问装配模块
#将新建的part1添加到装配中
(name='Part-1-1',part=part1,dependent=ON)
2.3A BAQUS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—>Macro Manager…):
图1.4 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。
2.4A BAQUS/Python对象介绍
2.4.1session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 =
获取当前显示的窗口的model名称:
viewportName =
modelName=[viewportName].
新建一个窗口:
(name ='Viewport: 2')
2.4.2mdb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 1-6 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()关闭当前cae文件,并不保存
()保存当前cae文件
()另存为cae文件,参数为另存cae文件的完整路径()生成一个model,参数为model名
…………
成员变量()当前模型创建的所有job ()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[modelName]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 1.5 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,数学公式如式所示,代码如下:
[]2
2
3;, 2.5 2.5x
y z x e x y --=??-
()
#程序开始
#-*- coding:utf-8 -*- from abaqus import *
from abaqusConstants import * from caeModules import * import math
part1 = ['Model-1'].Part (name ='Part-1',
dimensionality =THREE_D ,type =DEFORMABLE_BODY ) point_U = [] point_Utemp = None point_V = [] point_Vtemp = []
for i in range (-100,100): ([])
for i in xrange (-100,100): point_U = []
for j in xrange (-100,100): x = *i y = *j
coord = (x ,y ,3*x *(-x **2-y **2)) (coord )
point_V [j +100].append (coord ) (points =point_U , mergeType =MERGE ,
meshable =ON , smoothClosedSpline =ON ) for i in point_V :
(points =i , mergeType =MERGE ,
meshable =ON , smoothClosedSpline =ON ) part2 = ['Model-1'].Part (name ='Part -2',
dimensionality =THREE_D ,type =DEFORMABLE_BODY ) edges = []
for i in point_V :
(points =i , mergeType =MERGE ,
meshable=ON, smoothClosedSpline=ON)
for i in point_V:
(startCondition=NONE,
endCondition=NONE)
asm =['Model-1'].rootAssembly
(name='Part-1-1',part=part1,dependent=ON)
(name='Part-2-1',part=part2,dependent=ON)
['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=asm)
该程序生成两个三维模型,如图所示:
图1.6 线框模型图1.7 曲面模型
2.4.3odb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 =()
o1 =(name=path+'\\'+jobName+'.odb')
(displayedObject=o1)
'S',
outputPosition=INTEGRATION_POINT, refinement=(
INVARIANT,'Mises'),)
UNDEFORMED,))
CONTOURS_ON_DEF,))
2.5print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 os
import __main__
def PlateTensile(h,w,r,t,f):
#检测输入是否正确
if r>=h/:
print"Error: Radius > Height"
return False
if r>=w/:
print"Error: Radius > width"
return False
if r<=0or t <=0or f ==0:
print"ERROR!!!"
return False
#创建名为‘Model-1’的模型对象
model =(name ='Model-1')
part =(name='Part-1',dimensionality=THREE_D,
type=DEFORMABLE_BODY)
asm =
skt1 =(name='Skt1',sheetSize=200)
(point1=(-w/,-h/,point2=(w/,h/)
(center=(0,0),point1=(r,0))
(sketch = skt1)
['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=part)
(name='Material-1')
['Material-1'].Elastic(table=(,,))
(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 =
region =(faces=f1)
(region=region, sectionName='Section-1',
offset=, offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField='',
thicknessAssignment=FROM_SECTION)
(name='Part-1-1', part=part, dependent=ON)
(name='Step-1', previous='Initial')
s1 =['Part-1-1'].edges
edges1 =(((w/,0,0),))
edges2 =(((-w/,0,0),))
rp1 =(point=(w/,0,0))
region1 =(edges=edges1)
region2=(referencePoints=(
[],))
#参考点和边进行耦合操作
(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)
(name='Load-1', createStepName='Step-1',
region=region2, cf1=f, distributionType=UNIFORM, field='',
localCsys=None)
(name='BC-1', createStepName='Initial',
region=(edges=edges2), localCsys=None)
(regions=f1, elemShape=QUAD)
(size=(w+h)/,deviationFactor=,
minSizeFactor=
()
jobName ='Test-1'
(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) from jobMessage import JOB_ABORTED,JOB_COMPLETED,JOB_SUBMITTED #读取最大应力值并打印
def readMaxStress(userData):
path =()
o1 =(name=path+'\\'+jobName+'.odb')
(displayedObject=o1)
'S',
outputPosition=INTEGRATION_POINT, refinement=(
INVARIANT,'Mises'),)
UNDEFORMED,))
CONTOURS_ON_DEF,))
print myViewport =['Viewport: 1']
def dealResult(jobName,messageType,data,userData):
if messageType==JOB_ABORTED:
print'ERROR!'.center(100,'-')
if messageType==JOB_COMPLETED:
print'COMPLETED'.center(100,'-')
readMaxStress(userData)
(jobName=jobName,
messageType=ANY_MESSAGE_TYPE,
callback=dealResult,userData=myViewport) #设置监控job是否计算完成
(jobName=jobName,
messageType=ANY_MESSAGE_TYPE,
callback=dealResult,userData=myViewport) #提交job进行计算
[jobName].submit(consistencyChecking=OFF)
if __name__ =="__main__":
PlateTensile(50,100,10,1,100)
2.6A BAQUS二次开发常用函数
2.6.1Part模块常用函数
1). 访问已有的Part路径:[ModelName].parts[PartName]
2). 创建一个新的Part:
[ModelName].Parts[name=PartName,dimensionality=dimensionality,type=partType]
①必须指定参数:
name:为Part的名字;
dimensionality:为THREE_D、TWO_D_PLANAR或AXISYMMETRIC.
type:为DEFORMABLE_BODY、EULERIAN、DISCRETE_RIGID_SURFACE或
ANALYTIC_RIGID_SURFACE;
②可选参数:
twist:一个布尔值,只有在轴对称可变形体下才需指定,其默认值为OFF。
3) 从已有的Part中复制一个Part:
[ModelName].Part(name=PartName,objectToCopy=part)
①必须指定参数:
name:指定复制后Part的名字;
objectToCopy:指定一个已有的Part对象;
②可选参数
scale:缩放因子,默认值为1;
mirrorPlane:可能值为XYPLANE、XZPLANE或YZPLANE。也可指定一个镜像平面,如果指定平面,则参数compressFeatureList将自动设置为ON。其默认值为NONE;
compressFeatureList:如果设置为ON,则会丢失原来的Part中的datum点和set集,默认值为OFF;
separate:是否分离不相连的cell进入多个Part,默认值为OFF。
4) 未完待续………