Bootstrap

CAE软件：Abaqus二次开发

Abaqus二次开发基础

1.1 Abaqus二次开发概述

Abaqus 是一款广泛用于工程和科学研究领域的高级有限元分析软件。虽然 Abaqus 提供了丰富的建模和分析功能，但在某些特定应用场景中，用户可能需要进行二次开发以满足特定需求。Abaqus 二次开发主要通过 Python 脚本语言实现，这使得用户可以自定义模型的创建、分析过程的控制以及结果的后处理。

在这里插入图片描述

Abaqus 二次开发有多种方式，包括使用 Scripting Interface、User Subroutines (UMAT、VUMAT 等)、以及通过 Abaqus/CAE 的插件开发。本节将详细介绍这些二次开发方式的基本原理和应用场景。

1.2 Abaqus Scripting Interface (ASI)

Abaqus Scripting Interface (ASI) 是 Abaqus 提供的一种通过 Python 脚本语言控制 Abaqus/CAE 和 Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit 等求解器的接口。ASI 允许用户编写脚本来自动化模型的创建、分析设置和后处理，从而提高工作效率。

1.2.1 ASI 的基本原理

ASI 的基本原理是通过 Python 脚本语言调用 Abaqus 的 API 来实现对模型的控制。Abaqus 提供了一个名为 abaqus 的 Python 模块，该模块包含了所有与 Abaqus 交互所需的类和方法。用户可以通过编写 Python 脚本来调用这些类和方法，从而实现对模型的自动化操作。

1.2.2 ASI 的应用场景

ASI 可以用于以下场景：

  • 自动化建模：批量生成模型，减少重复劳动。

  • 自定义分析：设置复杂的分析步骤，控制求解器的运行。

  • 后处理：提取和处理分析结果，生成报告或图表。

1.2.3 ASI 脚本示例

下面是一个简单的 ASI 脚本示例，用于创建一个二维梁模型并进行静力分析。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import part

import material

import assembly

import step

import load

import mesh

import job

import odbAccess



# 创建模型数据库

mdb = openMdb(name='beam_example.cae')

if 'beam_model' in mdb.models.keys():

    del mdb.models['beam_model']

model = mdb.Model(name='beam_model')



# 创建部件

part = model.Part(name='beam', dimensionality=TWO_D_PLANAR, type=DEFORMABLE_BODY)

part.BaseWire(sketchPlane=mdb.models['beam_model'].DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=0.0))



# 创建几何

part.DatumPointByCoordinate(coords=(0.0, 0.0, 0.0))

part.DatumPointByCoordinate(coords=(10.0, 0.0, 0.0))

part.DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=0.0)

part.WirePolyLine(points=((0.0, 0.0, 0.0), (10.0, 0.0, 0.0)))



# 创建材料

material = model.Material(name='steel')

material.Elastic(table=((210000.0, 0.3),))



# 创建截面

section = model.HomogeneousSolidSection(name='beam_section', material='steel', thickness=1.0)



# 分配截面

part.SectionAssignment(region=part.sets['beam'], sectionName='beam_section')



# 创建装配体

assembly = model.rootAssembly

assembly.Instance(name='beam-1', part=part, dependent=ON)



# 创建分析步

model.StaticStep(name='load_step', previous='Initial')



# 创建边界条件

assembly.Set(name='left_end', vertices=assembly.instances['beam-1'].vertices.findAt(((0.0, 0.0, 0.0),)))

model.DisplacementBC(name='left_end_fixed', createStepName='load_step', region=assembly.sets['left_end'], u1=0.0, u2=0.0, u3=0.0)



# 创建加载

assembly.Set(name='right_end', vertices=assembly.instances['beam-1'].vertices.findAt(((10.0, 0.0, 0.0),)))

model.ConcentratedForce(name='force', createStepName='load_step', region=assembly.sets['right_end'], cf1=1000.0)



# 创建网格

part.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)

part.generateMesh()



# 创建作业

job = mdb.Job(name='beam_job', model='beam_model', type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, userSubroutine='', scratch='', resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0)



# 提交作业

job.writeInput(consistencyChecking=OFF)

job.submit()

job.waitForCompletion()
1.3 User Subroutines (UMAT、VUMAT 等)

User Subroutines (UMAT、VUMAT 等) 是 Abaqus 提供的一种自定义材料模型和单元行为的方式。用户可以通过编写 Fortran 或 C 语言的子程序来扩展 Abaqus 的功能，从而实现特定的材料行为或单元特性。

1.3.1 UMAT 的基本原理

UMAT（User-Defined Material）子程序允许用户定义材料的本构关系。Abaqus 在求解过程中会调用 UMAT 子程序来计算材料的应力和应变。UMAT 子程序需要用户提供材料的应力应变关系，以及必要的状态变量。

1.3.2 UMAT 的应用场景

UMAT 可以用于以下场景：

  • 自定义材料模型：实现非线性弹性、塑性、蠕变等复杂材料行为。

  • 多相材料：模拟复合材料或多相材料的本构关系。

  • 用户定义的本构关系：实现特定的实验数据或理论模型。

1.3.3 UMAT 示例

下面是一个简单的 UMAT 子程序示例，用于实现线性弹性材料的本构关系。


! UMAT: User-Defined Material Subroutine

! 线性弹性材料的本构关系



      SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,

     1     RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,

     2     TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,

     3     NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,CELENT,

     4     DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)



      INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'



      CHARACTER*80 CMNAME

      DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),

     1     DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),

     2     STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),

     3     DPRED(1),PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),

     4     DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)



! 材料属性

      E = PROPS(1)  ! 弹性模量

      NU = PROPS(2) ! 泊松比



! 计算剪切模量

      G = E / (2.0 * (1.0 + NU))



! 计算拉梅常数

      LAMBDA = NU * E / ((1.0 + NU) * (1.0 - 2.0 * NU))



! 应变增量

      D_eps_11 = DSTRAN(1)

      D_eps_22 = DSTRAN(2)

      D_eps_33 = DSTRAN(3)

      D_eps_12 = DSTRAN(4)



! 计算应力增量

      D_sigma_11 = LAMBDA * (D_eps_11 + D_eps_22 + D_eps_33) + 2.0 * G * D_eps_11

      D_sigma_22 = LAMBDA * (D_eps_11 + D_eps_22 + D_eps_33) + 2.0 * G * D_eps_22

      D_sigma_33 = LAMBDA * (D_eps_11 + D_eps_22 + D_eps_33) + 2.0 * G * D_eps_33

      D_sigma_12 = 2.0 * G * D_eps_12



! 更新应力

      STRESS(1) = STRESS(1) + D_sigma_11

      STRESS(2) = STRESS(2) + D_sigma_22

      STRESS(3) = STRESS(3) + D_sigma_33

      STRESS(4) = STRESS(4) + D_sigma_12



! 更新刚度矩阵

      DDSDDE(1,1) = 2.0 * G + 2.0 * LAMBDA

      DDSDDE(1,2) = LAMBDA

      DDSDDE(1,3) = LAMBDA

      DDSDDE(1,4) = 0.0



      DDSDDE(2,1) = LAMBDA

      DDSDDE(2,2) = 2.0 * G + 2.0 * LAMBDA

      DDSDDE(2,3) = LAMBDA

      DDSDDE(2,4) = 0.0



      DDSDDE(3,1) = LAMBDA

      DDSDDE(3,2) = LAMBDA

      DDSDDE(3,3) = 2.0 * G + 2.0 * LAMBDA

      DDSDDE(3,4) = 0.0



      DDSDDE(4,1) = 0.0

      DDSDDE(4,2) = 0.0

      DDSDDE(4,3) = 0.0

      DDSDDE(4,4) = 2.0 * G



      RETURN

      END
1.4 Abaqus/CAE 插件开发

Abaqus/CAE 插件开发允许用户通过 Python 脚本语言扩展 Abaqus/CAE 的功能。插件可以添加新的菜单项、工具栏按钮、自定义对话框等，从而实现更复杂的建模和分析任务。

1.4.1 插件开发的基本原理

Abaqus/CAE 插件开发的基本原理是通过编写 Python 脚本来扩展 Abaqus/CAE 的用户界面。插件脚本可以调用 Abaqus/CAE 的 API 来实现对模型的控制，并可以使用 Tkinter 或 PySide 等图形库来创建自定义对话框。

1.4.2 插件开发的应用场景

插件开发可以用于以下场景：

  • 自定义建模工具：创建特定的建模工具，简化复杂模型的创建过程。

  • 自定义分析工具：添加新的分析步骤或控制求解器的运行。

  • 自定义后处理工具：提取和处理分析结果，生成用户自定义的报告或图表。

1.4.3 插件开发示例

下面是一个简单的 Abaqus/CAE 插件示例，用于创建一个自定义的菜单项，该菜单项可以生成一个二维矩形模型。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import part

import assembly

import job

import odbAccess



# 定义插件函数

def create_rectangle_model():

    # 创建模型数据库

    mdb = openMdb(name='rectangle_example.cae')

    if 'rectangle_model' in mdb.models.keys():

        del mdb.models['rectangle_model']

    model = mdb.Model(name='rectangle_model')



    # 创建部件

    part = model.Part(name='rectangle', dimensionality=TWO_D_PLANAR, type=DEFORMABLE_BODY)

    part.BaseWire(sketchPlane=mdb.models['rectangle_model'].DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=0.0))



    # 创建几何

    part.DatumPointByCoordinate(coords=(0.0, 0.0, 0.0))

    part.DatumPointByCoordinate(coords=(10.0, 0.0, 0.0))

    part.DatumPointByCoordinate(coords=(0.0, 5.0, 0.0))

    part.DatumPointByCoordinate(coords=(10.0, 5.0, 0.0))

    part.WirePolyLine(points=((0.0, 0.0, 0.0), (10.0, 0.0, 0.0), (10.0, 5.0, 0.0), (0.0, 5.0, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0)))



    # 创建装配体

    assembly = model.rootAssembly

    assembly.Instance(name='rectangle-1', part=part, dependent=ON)



    # 创建网格

    part.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)

    part.generateMesh()



    # 创建作业

    job = mdb.Job(name='rectangle_job', model='rectangle_model', type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, userSubroutine='', scratch='', resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0)



    # 提交作业

    job.writeInput(consistencyChecking=OFF)

    job.submit()

    job.waitForCompletion()



# 注册插件

def register_abaqus_plugin():

    # 创建菜单项

    menuBar = session.menus['main']

    customMenu = menuBar.addItem(label='Create Rectangle Model', command=create_rectangle_model)



# 注册插件

register_abaqus_plugin()

Abaqus二次开发进阶

2.1 复杂模型的自动建模

复杂模型的自动建模是 Abaqus 二次开发的一个重要应用。通过 Python 脚本，用户可以自动化生成复杂的几何模型、材料属性、网格划分等，从而提高建模效率。

2.1.1 自动建模的基本原理

自动建模的基本原理是通过 Python 脚本调用 Abaqus 的 API 来生成模型。用户可以编写脚本来定义几何、材料、网格等，并通过 Abaqus/CAE 的接口将这些定义应用到模型中。

2.1.2 自动建模的应用场景

自动建模可以用于以下场景：

  • 批量建模：生成多个相似的模型，减少重复劳动。

  • 参数化建模：通过脚本控制模型的参数，实现参数化建模。

  • 复杂几何建模：生成复杂的几何形状，如多孔材料、复杂曲面等。

2.1.3 复杂模型自动建模示例

下面是一个示例脚本，用于生成一个二维参数化的矩形孔板模型。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import part

import assembly

import mesh



# 定义模型参数

width = 20.0

height = 10.0

hole_diameter = 2.0

hole_position = (10.0, 5.0)



# 创建模型数据库

mdb = openMdb(name='hole_plate_example.cae')

if 'hole_plate_model' in mdb.models.keys():

    del mdb.models['hole_plate_model']

model = mdb.Model(name='hole_plate_model')



# 创建部件

part = model.Part(name='hole_plate', dimensionality=TWO_D_PLANAR, type=DEFORMABLE_BODY)

part.BaseWire(sketchPlane=model.DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=0.0))



# 创建矩形几何

part.WirePolyLine(points=((0.0, 0.0, 0.0), (width, 0.0, 0.0), (width, height, 0.0), (0.0, height, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0)))



# 创建圆形孔

part.CircularHoleByCenterPerimeter(center=(hole_position[0], hole_position[1], 0.0), point1=(hole_position[0] + hole_diameter / 2.0, hole_position[1], 0.0), point2=(hole_position[0], hole_position[1] + hole_diameter / 2.0, 0.0), normal=model.DatumAxisByPrincipalAxis(principalAxis=YAXIS))



# 创建装配体

assembly = model.rootAssembly

assembly.Instance(name='hole_plate-1', part=part, dependent=ON)



# 创建网格

part.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)

part.generateMesh()



# 创建作业

job = mdb.Job(name='hole_plate_job', model='hole_plate_model', type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, userSubroutine='', scratch='', resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0)



# 提交作业

job.writeInput(consistencyChecking=OFF)

job.submit()

job.waitForCompletion()

####### Abaqus二次开发进阶

2.1 复杂模型的自动建模

复杂模型的自动建模是 Abaqus 二次开发的一个重要应用。通过 Python 脚本，用户可以自动化生成复杂的几何模型、材料属性、网格划分等，从而提高建模效率。自动建模不仅减少了重复劳动，还使得参数化建模和批量建模变得更加容易。

2.1.1 自动建模的基本原理

自动建模的基本原理是通过 Python 脚本调用 Abaqus 的 API 来生成模型。Abaqus 提供了丰富的 API，用户可以通过编写脚本来定义几何、材料、网格等，并通过 Abaqus/CAE 的接口将这些定义应用到模型中。这些脚本可以在 Abaqus/CAE 的交互式环境中运行，也可以作为独立的 Python 脚本文件执行。

2.1.2 自动建模的应用场景

自动建模可以用于以下场景：

  • 批量建模：生成多个相似的模型，减少重复劳动。

  • 参数化建模：通过脚本控制模型的参数，实现参数化建模。

  • 复杂几何建模：生成复杂的几何形状，如多孔材料、复杂曲面等。

2.1.3 复杂模型自动建模示例

下面是一个示例脚本，用于生成一个二维参数化的矩形孔板模型。这个脚本不仅创建了矩形孔板，还设置了材料属性、网格划分，并创建了作业。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import part

import assembly

import mesh

import material

import section

import step

import load

import job



# 定义模型参数

width = 20.0

height = 10.0

hole_diameter = 2.0

hole_position = (10.0, 5.0)



# 创建模型数据库

mdb = openMdb(name='hole_plate_example.cae')

if 'hole_plate_model' in mdb.models.keys():

    del mdb.models['hole_plate_model']

model = mdb.Model(name='hole_plate_model')



# 创建部件

part = model.Part(name='hole_plate', dimensionality=TWO_D_PLANAR, type=DEFORMABLE_BODY)

part.BaseWire(sketchPlane=model.DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=0.0))



# 创建矩形几何

part.WirePolyLine(points=((0.0, 0.0, 0.0), (width, 0.0, 0.0), (width, height, 0.0), (0.0, height, 0.0), (0.0, 0.0, 0.0)))



# 创建圆形孔

part.CircularHoleByCenterPerimeter(center=(hole_position[0], hole_position[1], 0.0), 

                                    point1=(hole_position[0] + hole_diameter / 2.0, hole_position[1], 0.0), 

                                    point2=(hole_position[0], hole_position[1] + hole_diameter / 2.0, 0.0), 

                                    normal=model.DatumAxisByPrincipalAxis(principalAxis=YAXIS))



# 创建材料

material = model.Material(name='steel')

material.Elastic(table=((210000.0, 0.3),))



# 创建截面

section = model.HomogeneousSolidSection(name='plate_section', material='steel', thickness=1.0)



# 分配截面

part.Set(faces=part.faces.findAt(((width/2, height/2, 0.0),)), name='plate')

part.SectionAssignment(region=part.sets['plate'], sectionName='plate_section')



# 创建装配体

assembly = model.rootAssembly

assembly.Instance(name='hole_plate-1', part=part, dependent=ON)



# 创建分析步

model.StaticStep(name='load_step', previous='Initial')



# 创建边界条件

assembly.Set(name='left_end', vertices=assembly.instances['hole_plate-1'].vertices.findAt(((0.0, 0.0, 0.0),)))

model.DisplacementBC(name='left_end_fixed', createStepName='load_step', region=assembly.sets['left_end'], u1=0.0, u2=0.0, u3=0.0)



# 创建加载

assembly.Set(name='right_end', vertices=assembly.instances['hole_plate-1'].vertices.findAt(((width, 0.0, 0.0),)))

model.ConcentratedForce(name='force', createStepName='load_step', region=assembly.sets['right_end'], cf1=1000.0)



# 创建网格

part.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)

part.generateMesh()



# 创建作业

job = mdb.Job(name='hole_plate_job', model='hole_plate_model', type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, userSubroutine='', scratch='', resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0)



# 提交作业

job.writeInput(consistencyChecking=OFF)

job.submit()

job.waitForCompletion()
2.2 自定义分析步骤

自定义分析步骤是 Abaqus 二次开发的另一个重要方面。用户可以通过 Python 脚本控制分析过程中的各个步骤，包括设置分析类型、定义加载和边界条件、控制求解器的运行等。这种方式使得用户可以灵活地进行复杂分析，提高分析的准确性和效率。

2.2.1 自定义分析步骤的基本原理

自定义分析步骤的基本原理是通过 Python 脚本调用 Abaqus 的 API 来设置和控制分析过程。用户可以定义多个分析步，每个分析步可以有不同的加载和边界条件。这些脚本可以在 Abaqus/CAE 的交互式环境中运行，也可以作为独立的 Python 脚本文件执行。

2.2.2 自定义分析步骤的应用场景

自定义分析步骤可以用于以下场景：

  • 多步骤分析：设置多个分析步，模拟不同阶段的加载和卸载过程。

  • 动态分析：控制求解器的动态分析过程，包括时间步长、输出控制等。

  • 非线性分析：设置非线性分析的收敛准则和控制参数。

2.2.3 自定义分析步骤示例

下面是一个示例脚本，用于设置一个包含多个分析步的静态分析，模拟加载和卸载过程。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import part

import material

import assembly

import step

import load

import mesh

import job



# 创建模型数据库

mdb = openMdb(name='multi_step_example.cae')

if 'multi_step_model' in mdb.models.keys():

    del mdb.models['multi_step_model']

model = mdb.Model(name='multi_step_model')



# 创建部件

part = model.Part(name='beam', dimensionality=TWO_D_PLANAR, type=DEFORMABLE_BODY)

part.BaseSketch(vertices=((0.0, 0.0), (10.0, 0.0), (10.0, 1.0), (0.0, 1.0)), edges=((0.0, 0.0, 10.0, 0.0), (10.0, 0.0, 10.0, 1.0), (10.0, 1.0, 0.0, 1.0), (0.0, 1.0, 0.0, 0.0)))



# 创建材料

material = model.Material(name='steel')

material.Elastic(table=((210000.0, 0.3),))



# 创建截面

section = model.HomogeneousSolidSection(name='beam_section', material='steel', thickness=1.0)



# 分配截面

part.Set(faces=part.faces.findAt(((5.0, 0.5, 0.0),)), name='beam')

part.SectionAssignment(region=part.sets['beam'], sectionName='beam_section')



# 创建装配体

assembly = model.rootAssembly

assembly.Instance(name='beam-1', part=part, dependent=ON)



# 创建分析步

model.StaticStep(name='load_step_1', previous='Initial', initialInc=0.1, maxNumInc=1000, timePeriod=1.0)

model.StaticStep(name='unload_step_1', previous='load_step_1', initialInc=0.1, maxNumInc=1000, timePeriod=1.0)



# 创建边界条件

assembly.Set(name='left_end', vertices=assembly.instances['beam-1'].vertices.findAt(((0.0, 0.0, 0.0),)))

model.DisplacementBC(name='left_end_fixed', createStepName='Initial', region=assembly.sets['left_end'], u1=0.0, u2=0.0, u3=0.0)



# 创建加载

assembly.Set(name='right_end', vertices=assembly.instances['beam-1'].vertices.findAt(((10.0, 0.0, 0.0),)))

model.ConcentratedForce(name='force', createStepName='load_step_1', region=assembly.sets['right_end'], cf1=1000.0)

model.ConcentratedForce(name='force_unload', createStepName='unload_step_1', region=assembly.sets['right_end'], cf1=-1000.0)



# 创建网格

part.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)

part.generateMesh()



# 创建作业

job = mdb.Job(name='multi_step_job', model='multi_step_model', type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, userSubroutine='', scratch='', resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0)



# 提交作业

job.writeInput(consistencyChecking=OFF)

job.submit()

job.waitForCompletion()
2.3 高级后处理

高级后处理是 Abaqus 二次开发的一个重要应用。通过 Python 脚本，用户可以自动化提取和处理分析结果，生成用户自定义的报告或图表，从而提高后处理的效率和准确性。

2.3.1 高级后处理的基本原理

高级后处理的基本原理是通过 Python 脚本调用 Abaqus 的 API 来提取和处理分析结果。用户可以编写脚本来读取 ODB 文件中的数据，计算所需的物理量，并生成报告或图表。这些脚本可以在 Abaqus/CAE 的交互式环境中运行，也可以作为独立的 Python 脚本文件执行。

2.3.2 高级后处理的应用场景

高级后处理可以用于以下场景：

  • 批量后处理：自动化提取多个分析结果，生成报告或图表。

  • 自定义输出：计算特定的物理量，如应力集中系数、变形能等。

  • 数据可视化：生成用户自定义的图表，如应力-应变曲线、变形图等。

2.3.3 高级后处理示例

下面是一个示例脚本，用于从 ODB 文件中提取应力和应变数据，并生成应力-应变曲线。


# 导入 Abaqus 模块

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

import odbAccess

import visualization

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt



# 打开 ODB 文件

odb = odbAccess.openOdb(path='beam_job.odb')



# 选择实例

instance = odb.rootAssembly.instances['beam-1']



# 选择节点集

node_set = instance.nodeSets['RIGHT_END']



# 提取应力和应变数据

frames = odb.steps['load_step'].frames

stress_data = []

strain_data = []



for frame in frames:

    stress_field = frame.fieldOutputs['S'].getSubset(region=node_set)

    strain_field = frame.fieldOutputs['E'].getSubset(region=node_set)

    

    stress_value = stress_field.values[0].data[0]

    strain_value = strain_field.values[0].data[0]

    

    stress_data.append(stress_value)

    strain_data.append(strain_value)



# 关闭 ODB 文件

odb.close()



# 生成应力-应变曲线

plt.figure(figsize=(10, 6))

plt.plot(strain_data, stress_data, marker='o', linestyle='-', color='b')

plt.xlabel('Strain')

plt.ylabel('Stress (MPa)')

plt.title('Stress-Strain Curve')

plt.grid(True)

plt.savefig('stress_strain_curve.png')

plt.show()

总结

Abaqus 二次开发通过 Python 脚本语言提供了一种强大的工具，用户可以自定义模型的创建、分析过程的控制以及结果的后处理。ASI、User Subroutines 和 Abaqus/CAE 插件开发是 Abaqus 二次开发的三种主要方式，每种方式都有其独特的优势和应用场景。通过这些二次开发技术，用户可以大大提高建模和分析的效率，实现更复杂的工程和科学研究任务。

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道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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