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1、第38卷第1期郑州大学学报(理学版)Vol138No112006年3月J.ofZhengzhouUniv.(Nat.Sci.Ed.)Mar12006Python语言和ABAQUS前处理二次开发1121钟同圣,卫丰,王鸷,智友海(1.西北工业大学工程力学系西安710072;2.西北工业大学土木工程系西安710072)摘要:采用Python脚本语言二次开发ABAQUS的前处理模块,讨论了ABAQUS的脚本接口和对象模型在二次开发中的作用和调用流程.通过开发Python脚本程序控制ABAQUS的建模和划分网格的过程,有效
2、地解决了包含大量重复单元的模型手工建模时的重复繁琐等问题,提高了前处理的效率.关键词:ABAQUS;二次开发;前处理;Python语言中图分类号:TP391文章编号:1671-6841(2006)01-0060-050引言[1]ABAQUS是目前国际上最为先进的通用非线性有限元分析软件之一.软件包括种类丰富的材料库和单元库,可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为,而且材料库和单元库分开,材料和单元之间的组合能力很强.可以胜任复杂结构的静态与动态分析,能够驾驭非常庞大的问题和模拟结构与材料高度非线性的影响.ABA
3、QUS自带的CAE是进行有限元分析的前后处理模块,也是建模、分析和后处理的人机交互平[2]台,因此ABAQUS在工程界有广泛的应用.Python是一种简单易学,功能强大的编程语言,它有高效率的高级数据结构,可以简单而有效地实现面[3]向对象编程.Python简洁的语法和对动态输入的支持,再加上解释性语言的本质,使得它在大多数平台上的许多领域都是一个理想的脚本语言,特别适用于快速的应用程序开发.ABAQUS有限元程序就通过集成脚本语言Python向二次开发者提供了很多库函数.通过Python语言调用这些库函数来增强A
4、BAQUS的交互式操作功能.绕过ABAQUS/CAE界面,直接操纵ABAQUS内核,实现建模、划分网格、指定材料属性,提交作业,后处理分析结果等等功能.本文介绍利用Python脚本语言来操作ABAQUS前处理过程,实现自动建模、划分网格功能.在模型复杂、划分网格操作繁琐的情况下可以自动化处理,避免了在使用ABAQUS/CAE前处理过程中的完全手工操作,节省了大量时间和精力,提高了工作效率.1二次开发接口介绍ABAQUS二次开发有如下几种途径:(1)通过用户子程序可以开发新的模型,控制ABAQUS计算过程和计算结果;
5、(2)通过环境初始化文件可以改变ABAQUS的许多缺省设置;(3)通过内核脚本可以实现前处理建模和后处理分析计算结果;(4)通过GUI脚本可以创建新的图形用户界面和用户交互.本文用到的是第3种方法,通过编写Python脚本控制ABAQUS内核实现自动前处理.ABAQUS脚本接口是一个基于对象的程序库,内嵌脚本语言Python,提供了一套应用程序编程接口(API)来操作ABAQUS/CAE实现建模/后处理等功能.接口编程采用Python的语法编写脚本,但扩展了Python脚本语言,额外提供了大约500个对象模型.对象
6、模型之间关系复杂,图1展示了这些对象模型之间的层次结构和相互关系.其中,Container表示容器,里面包含有其他的对象;Singularobject表示单个对象.收稿日期:20051117作者简介:卫丰(1952-),男,教授,主要从事固体火箭发动机结构完整性分析研究;E-mail:weifeg8@263.net.第1期钟同圣等:Python语言和ABAQUS前处理二次开发61整个对象模型被分成三类,其中,session对象用来定义视图,远程队列,用户定义的视图等.mdb对象包括计算模型对象和作业对象.odb对象
7、包括计算模型对象和计算结果数据.每一类对象下面又包括各类子对象,比如mdb对象下面的计算模型models对象又包括很多子对象,如图2所示.在对前处理过程进行二次开发的时候基本上都是和models对象打交道.它里面几乎包含了建模编程需要的所有对象类型,是主要考虑的对象类型.编写好的脚本文件提交给ABAQUS的执行过程为:ABAQUS图1ABAQUS对象模型自带的Python解释器解释脚本语言;调用ABAQUS内核执行脚本命令;生成inp输入文件;提交给分析器进行有限元计算;生成结果文件.运行脚本的途径有:(1)在AB
8、AQUS/CAE主窗口中的最下面有一个命令行接口(CLI),可以在里面输入脚本命令执行.既可以输入单行的命令执行;也可以把编写好的命令一整块复制进去执行;还可以利用命令execfile(cxxx.pyc)运行脚本文件.这种执行脚本的方式有一个优点,就是可以交互执行命令,在某一条命令出错的情况下重新输入正确的命令,而不需要跑到文本编辑器里面修改脚本文件,再回到
