ABAQUS前处理程序二次开发在多胞材料中的应用

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1、ABAQUS软件2003年度用户论文集ABAQUS前处理程序二次开发在多胞材料中的应用鲍荣浩卢文浩（浙江大学力学系杭州310027）摘要：多胞材料具有独特的力学性质，其工程应用日益增加。使用ABAQUS脚本语言开发了一系列程序，用于建立多胞材料的几何模型。所涉及的多胞材料包括矩形圆管堆、三角形圆管堆。另外，还讨论了复杂的胞元自接触的创建过程。关键词：多胞材料；ABAQUS；Python中图分类号：O313,TP311文献标识码：AApplicationofSecond-DevelopedABAQU

2、S/PreonCellularmaterialBaoRonghaoLuWenhao(DepartmentofMechanics,ZheJiangUniversity,HangZhou310027,China)Abstract：Withspecialmechanicalproperties,cellularmaterialisappliedtomoreandmoreareas.ThroughABAQUSscriptinterface,severalprogramsweredevelopedtobui

3、ldgeometricalmodelofcellularmaterial.CellularmaterialinvolvedincludecircleRectangleandcircleTriangle.Inaddition,thedefinitionofself-contactofthecellsincellularmaterialwasdiscussed.Keywords:Cellularmaterial;ABAQUS；Python1引言自然界中有许多胞状结构的材料，如多胞、海绵、珊瑚等，是有许

4、许多多单个的“胞体”组成，这类材料称为多胞材料。人类很早就开始应用自然界中的多胞材料。近年来各种人造多胞材料也大量出现在我们生活中。各种包装用的泡沫塑料处处可见。除了高分子塑料外，很多材料也都可以用来做成多胞材料，例如金属、陶瓷、玻璃等。多胞材料有一些特殊的性质，使它们有广泛的应用。它们一般相对密度都比较小，是理想的轻质结构材料，可做夹层板的芯层材料，用于航空结构、体育运动器材等。多胞材料抗压强度一般比较低，变形能力大，是很好的能量吸收材料，广泛用于各种防撞缓冲的包装盒衬垫。此外，多胞材料还具有好

5、的隔热性能，因而也有其他的广泛用途。-1-ABAQUS软件2003年度用户论文集多胞材料的应用日益广泛，人们对多胞材料的认识也日渐深入。多胞材料的弹性性质的预测已有了一套比较成熟的方法，其失效面的形状也有了一定的了解。人们还在进一步深入研究多轴应力显的失效模型、不同失效模式（如弹性屈曲和塑性坍塌）之间的交互作用，以及破坏后的大变形等非线性现象。研究多胞材料在动载荷作用下的响应有重要意义。从具有微观性质的胞体的动力特性出发，分析多胞材料动力相应的特点，是很有趣味和有实际意义的问题。这些问题的研究对于

6、多胞材料同样是十分重要的。目前，在我国应用多胞材料理论指导工程设计有着特殊的重要性。研究多胞材料经常需要使用ABAQUS等有限元软件进行各种数值模拟，然而在用有限元对多胞材料进行各种数值模拟，经常会遇到一些困难：由于多胞材料包含大量胞体，几何模型很复杂，对于前处理功能比较差的ABAQUS/CAEGUI来说，用手工建立有限元几何模型会花费很多的精力。本文要做的就是利用多胞材料中胞元几何形状的相似性，对ABAUQS前处理程序进行二次开发，用ABAUQS脚本语言（Python语言）开发一段程序，有了这样

7、一段程序，用户只需输入胞元和材料的几何参数，即可自动生成所需多胞材料的几何模型，就不再用一个一个胞元手工去画了，能为用户节省大量时间。2ABAQUS与PythonABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有惊人的广泛的模拟性能。它拥有大量不同种类的胞元模型，材料模型等。ABAQUS/CAE模块是一个完整的ABAQUS环境，提供一个简单一致的接口，可以用来创建、提交、监视和评价ABAQUS模拟的所得到的结果。Python语言是一种面向对象的程序设计语言，ABAQUS的脚本接口是P

8、ython语言的一个扩展，可以利用ABAQUS脚本接口，绕过ABAQUS/CAEGUI，直接对ABAQUS内核进行操作。可以用Python语言编制ABAQUS脚本接口可以执行的程序。ABAQUS脚本接口即是一个基于对象（object）的程序库。脚本接口中的每个对象都拥有相应的数据成员（data）和函数，对象中的函数专门用来处理对象中的数据成员。在Python中，这些函数被称为相应对象的方法（method），用来生成对象的方法被称为构造函数（constructor）。在对象被创建后，