第二讲在abaqus 中编写脚本

© Dassault Systèmes, 2008

在 Abaqus 中编写脚本

第 2 讲

Introduction to Python and Scripting in Abaqus

L2.2


概要

• Abaqus 中的脚本接口

• Abaqus 中的对象模型

• Abaqus 中的数据类型

• Abaqus 中的模块

• Abaqus 的默认设置

• 交互式输入

• 例子

• 习题


Abaqus 中的脚本接口


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• Abaqus 中的脚本接口

• Abaqus 中的脚本接口（ASI）是在 Python 应用程序的基础上开发的。

• 基于 Abaqus 中的脚本接口，用户可以实现下列功能：

• 可以自定义 Abaqus 环境文件（ abaqus_v6.env ）

• 创建宏来自动进行前后处理

• 读取或写出输出数据库文件（ODB 文件）

• 进行参数分析

• 创建 Abaqus 插件程序


L2.5



• 执行脚本接口命令

• 可以通过 GUI、命令行接口或脚

本执行命令。

• 经过内核的命令构成了所创建的模型。

command line

interface (CLI)

Abaqus/CAE

Abaqus/CAEkernel

Abaqus/StandardAbaqus/Explicit

output database file

input file

Python interpreter

replay files

scriptGUI

commands

1 2 3


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• 术语

• 信息提示区和命令行窗口

• 用 TAB 键进行二者之间的切换

信息提示区

命令行窗口（CLI）

当前显示的是命令行窗口中的内容


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• 在命令行界窗口（CLI）中执行脚本

• 可以在别的系统中植入解释器来执行 Python 脚本。

• 对于 Abaqus 软件，可以通过 Abaqus/CAE 来实现。

• 启动 Abaqus/CAE 后，Python 解释器也就被启动。

• 下面的例子在命令行窗口中直接键入脚本命令来执行脚本。


L2.8



• 在 Abaqus/CAE 的任一模块中：

• 脚本必须由 Abaqus/CAE 内核来解释执行。

在 Abaqus/CAE 中执行脚本的方法：

abaqus python myscript.pyabaqus script myscript.py

abaqus cae startup = myscript.pyabaqus cae script = myscript.pyabaqus viewer startup = myscript.py

• 从 File 菜单中执行

• 在命令行窗口使用 Python 命令execfile()执行

• 从 start-up 屏幕执行

• 从命令行中执行

需要注意的是：用户在执行过程中必须加入Abaqus/CAE 解释器:


L2.9



• 创建新脚本的两种简单方法

• 用户可以使用 Macro 管理器的宏文件来记录 Abaqus 中的一系列命令。

• 用户可以在 Abaqus 中 .rpy 文件的基础上创建新的脚本文件。

• 对于当前运行的 session，其文件名是 abaqus.rpy。如果Abaqus/CAE 中包含多个 session，文件的扩展名可以进行编号，例如abaqus.rpy.1

文件名是 abaqusMacros.py，该文件可以

被追加。

创建宏文件的时候，需要制定其保存位置。


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步骤:

1) 在 Abaqus/CAE 中通过（View/Specify）对话框来实现此功能，它将被自动写到 .rpy 文件中。

利用剪切、粘贴功能将该命令行粘贴到新文本文件中。

2) 加入Python 命令对上述语句进行循环:for x in range(36):

session.viewports['Viewport:1'].view.rotate(xAngle=10,yAngle=0,zAngle=0, mode=MODEL)

session.viewports['Viewport:1'].view.rotate(xAngle=10,yAngle=0,zAngle=0,mode=MODEL)

保存脚本文件，文件名为 rotate.py.

例子:创建旋转当前视窗中模型的脚本文件


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3) 在 File 菜单中运行该脚本：File→RunScript.

Abaqus中的脚本接口


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• Abaqus 的命名空间

• 日志命名空间

• 在生成 GUI 命令的私有命名空间被执行。

• 命令行窗口（CLI）命名空间

• 对于 CLI 命名空间，在命令行中输入的命令可以被执行。这些命令在Python 中_main__模块的命名空间被执行。

• 日志命名空间和 CLI 命名空间不完全相同!

• 例如，下面这行语句来自于.rpy 文件

vp = session.viewports['Viewport: 1']

• 变量 vp 在 CLI 命名空间中是不可用的。


Abaqus 中的对象模型


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• 概要

• Abaqus 脚本接口在 Python 语言的基础上又扩展了一些新的对象类型。

• 这些对象间的层次和关系组成了 Abaqus 的对象模型。

Taken from the Abaqus Scripting User's Manual (available online only)

Abaqus 的对象模型中包含三个根（roots）对象：Session、Mdb 和 Odb。

完整的 Abaqus 对象模型非

常复杂，用一个简单的图很难表达清楚。

容器（container）中包含的

可以是序列，也可以是包含对象的仓库。


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• 基础知识

• 对象模型中给出了对象间的各种关系。

所有权（ownership）意味着，如果一个对象被复制，该对象所拥有的一切都将被复制。同样，如果删除了一个对象，该对象所拥有的一切都将被删除。这个概念在 Abaqus/CAE 中被称为父子关系。

部件中包含各种特征和基准（线、面）等

模型中包含部件


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• 使用对象模型

• 对象封装的数据称为对象的（members）组分。

• 对数据进行处理的函数称为方法（ methods ）。

• 创建一个对象的方法叫做构造器（ constructor ）。

• 所有权（ownership）定义了访问对象的路径（path）。

• 任何访问 Session、Mdb 和 Odb 的 Python 语句称为命令。


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• 通过对象模型中对象的层次结构使用命令来访问对象。所有的命令反映了对象模型的结构。

• 例子:vp = session.viewports['Viewport: 1']

vp.setValues(origin=(200,0))

cell4 = mdb.models['block'].parts['crankcase'].cells[4]

• 为模型数据库（mdb）block模型，部件 crankcase 的第4个单元分配变量 cell 4。

单元4部件名crankcase

模型数据库mdb

变量cell4

模型名 block


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• 帮助文档

• 下面两个在线帮助文档可供参考：

• Abaqus Scripting User's Manual:

• 概要, 介绍,例子。

• 易读性好!

• Abaqus Scripting Reference Manual:

• 详细介绍了 Abaqus 中的 Python 接口。

• 参考手册将教给读者如何借助于与 Access 有关的章节来访问现有对象，以及如何借助与 Path 有关的章节来创建新的对象。


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• Abaqus 脚本参考手册与 Access 和 Path 相关的章节中，介绍了 Abaqus 对

象之间的访问和接口。


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• 构造器实例

p = mdb.models['Model-1'].Part(name='Part-1', dimensionality=THREE_D, type=DEFORMABLE_BODY)

• 构造器路径如下：

mdb.models['Model-1'].Part

• 新的部件对象将放入部件库：

mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']


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• 无构造器的对象

• Abaqus 将自动创建没有构造器的对象。

• 对于这些对象，每个组分（member）的初值可以借助于 setValues 找到

它的默认值。

• 下面语句修改了 printOptions 对象的 rendition 组分（其他组分的值未改变）

session.printOptions.setValues(rendition=GREYSCALE)


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• Session 对象模型


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• Session 对象模型（续）

• Session 对象前后不一致† (例如，不能在 Abaqus/CAE 或 Abaqus/Viewer中保存)。

• Session 对象包含定义视口、远程等待和用户自定义视图等。

• Session 对象一般只有在 Abaqus/CAE 或 Abaqus/Viewer 内部可用。

• 使用下列任何语句都可以导入 Session 对象:

from abaqus import *

from abaqus import session

†该规则有个例外：XYData Session 对象可以写入 ODB 文件中。


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• Mdb 对象模型

• Mdb 对象是前后一致的.。

• Mdb 对象一般只有在Abaqus/Viewer 或 Abaqus/CAE内部可用.

• 使用下列语句中的任何语句都可以导入 Mdb 对象。

from abaqus import *

from abaqus import mdb


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• 输出数据库（ODB）对象模型

• Odb 对象是前后一致的。

• 下列语句可以导入 Odb 构造器:from odbAccess import *from odbAccess import openOdb, Odb


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• 查询对象模型

• 如果读者不能够确定对象模型内部的和（或）关系，可以使用 Python 工具查询 .cae 或 .odb 数据库。

• 使用 type()来确定对象类型

• 如果对象类型是 Abaqus 中扩展的对象类型：

• 使用 object.__members__ 来查看对象的组分

• 使用 object.__methods__ 来查看模型的方法

• 例子:>>> vp = session.viewports['Viewport: 1]>>> type(vp)<type 'Viewport'>>>> vp.__members__['activeColorModes', 'animationConnect', 'animationPlayer', … ]>>> vp.__methods__['Layer', 'bringToFront', 'disableMultipleColors', … ]


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• 查询对象模型

• 运行过程中，借助于 Abaqus 命令中的 __doc__进行查询。

• 例如

>>> from odbAccess import openOdb>>> print openOdb.__doc__sys.modules['odbAccess'].openOdb(path) -> This method opens an existing output

database (.odb) file and creates a new Odb object. You typically execute this

method outside of Abaqus/CAE when, in most cases, only one output database is

open at any time. For example,

import odbAccessshockLoadOdb = odbAccess.openOdb(path='myOdb.odb')>>> 在 Abaqus 与 Python 交互式提示区中，可以使用制表符 Tab 来查询（在标准的

Python 语言中不可用）


Abaqus 中的数据类型（Types）


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Abaqus 中的数据类型

• 在 Python 语言的基础上扩展了 Abaqus 的特有数据类型，而 Python 语言中的数据类

型仍然可用。

• 库 Repository (键控容器a keyed container)

• 映射类型，类似于字典

• 库中的对象属于同一类型

• 库通常用于模型、部件、材料等

• 借助构造器将对象加入库中

mdb.models['engine'].Material('steel')steel = mdb.models['engine'].materials['steel']

• Abaqus 中的数组类型 (被索引的容器)

• 序列，类似于元组。

• 例如，Abaqus 网格中的节点和单元分别保存在 MeshNodeArrays 和MeshElementArrays 数组中。


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• 符号常数

• 使用其作为 Abaqus 方法中的自变量和代表 Abaqus 对象中组分值。

• 符号常数变量的所有字母均为大写（ ALL_CAPS）• 例如: QUAD, SAX2T, RB2D2, DEFORMABLE, D_2D,

DEFORMABLE_BODYa.setMeshControls(elemShape=QUAD)

• 布尔运算

• 与符号常数类似，但是其值可以被测试

• 例如: 视口对象包含 Boolean 组分 titleBar，它的功能是确定是否显示标题栏。

if vp.titleBar:print "The title bar will be displayed"

• Abaqus 的新版本将逐渐淘汰布尔运算，由 Python 语言中的布尔运算来代替。


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• Abaqus 中的其他类型

• 目前，大约有 280 种类型

• 例如: 材料属性，均匀实体截面

type(mdb.models['Model-1'].materials['Steel'])

<type 'Material'>

• 注意：使用 Type 对象来查询类型：

s = mdb.models['Model-1'].sections['sec-1']

...

...

if type(s) == HomogeneousSolidSection:

print 'This object is of type HomogeneousSolidSection'

• 可以在对应的模块中查询对象类型，例如：

from section import HomogeneousSolidSection


L2.32



• 关键词

• Abaqus 对象中的方法可以使用关键字。

• 例子：在等值线图中改变模型形状

vp = session.viewports['Viewport: 1']vp.odbDisplay.display.setValues(plotState=(CONTOURS_ON_UNDEF, ))

• 强烈建议使用关键字。

• 删除对象

• 使用 del 语句来删除对象。

• 在当前的命名空间中删除 vp，使用下列语句：

del vp

• 删除 Viewport: 1 视窗，使用下列语句：

del session.viewports['Viewport: 1']


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• 例子: section 对象

>>> s = mdb.models['Model-1'].sections['sec-1']>>> type(s)<type 'HomogeneousSolidSection'>>>> s.__members__['material', 'name', 'thickness']>>> s.__methods__['setValues']>>> for member in s.__members__:... print 's.%s = %s' % (member, getattr(s, member))s.material = mat-1s.name = sec-1s.thickness = 1.0>>> del mdb.models['Model-1'].sections['sec-1']


Abaqus 中的模块


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Abaqus 中的模块

核心模块功能

部件（part）创建和修改部件

材料属性（material）创建和修改材料属性

截面（section）创建和修改截面

装配（assembly）创建和修改装配件

分析步（step）创建和修改分析步

接触（interaction）创建和修改接触属性

荷载（load）创建和修改荷载、边界条件

网格（mesh）为部件实体划分网格

分析作业（job）创建、提交和监控分析作业

后处理 visualization 对分析结果可视化

访问 odb文件odbAccess

访问输出数据库文件

草图（sketch）创建和修改草图


L2.36


Abaqus 中的模块

• 导入模块

• 与 Python 中导入模块的方法相同，使用 import 语句导入 Abaqus 模块。

• 导入 caeModules 将导入 Abaqus 所有模块：

from caeModules import *

• 导入核心模块后不影响 Abaqus 图形用户界面（GUI）。


Abaqus 的默认设置


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• Abaqus 的环境文件

• 环境文件名为 abaqus_v6.env

• Abaqus 启动后，该文件就开始运行，它使用的是 Python/ASI 语法。

• 环境文件可以显示选项的默认设置。

• 环境文件可以包含供 Abaqus 调用的 Python 功能函数，例如：onCaeStartup()onCaeGraphicsStartup()onJobStartup()onJobCompletion()

• Abaqus 将在 site_dir、home_dir 和 local.dir 中搜索 abaqus v6.env 环境文件，并依次执行此文件。

• 如果搜索到多个版本的上述 Python 功能函数，每个功能函数都将被调用。

后面定义的环境变量将覆盖前面定义的环境变量。


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• Abaqus 环境文件: abaqus_v6.envdef onCaeStartup():

# Compatibility issuesbackwardCompatibility.setValues(includeDeprecated=OFF)

# Graphics preferencessession.graphicsOptions.setValues(displayLists=ON,

dragMode=AS_IS)

# Print preferencessession.printOptions.setValues(vpDecorations=OFF,

vpBackground=OFF,rendition=COLOR, printCommand='lpr')

# Visualization preferencesdef setVisPreferences(module, userData):

from visualization import SHADED, EXTERIOR, CONTINUOUSsession.defaultOdbDisplay.commonOptions.setValues(

renderStyle=SHADED, visibleEdges=EXTERIOR)session.defaultOdbDisplay.contourOptions.setValues(

contourStyle=CONTINUOUS)addImportCallback('visualization', setVisPreferences)

# Material properties - read them from a fileexecfile('my_material_library.py')


L2.40



Abaqus 环境文件：abaqus_v6.env (续)

在 onJobCompletion 和 onJobStartup 中，有些变量被事先定义。这些变量包括：savedir, id, scrdir, analysisType, applicationName, abaqus_version

def onJobCompletion():import osextensions = ('res','stt','mdl','prt','abq','pac')restartDir = savedir + id + '_restart' + os.sepif (not os.path.exists(restartDir)):

os.mkdir(restartDir)for extension in extensions:

fileName = id + '.' + extensionif (os.path.exists(savedir + fileName)):

os.rename(savedir + fileName, restartDir + fileName)

def onJobStartup():import os, osutilsrestartDir = savedir + id + '_restart'if (os.path.exists(restartDir)):

osutils.removeTree(restartDir)


L2.41



• 执行环境（Execution environment）

• 需要注意的是，abaqus_v6.env 不是一个模块，上一层命名在函数中是不可用的。通过环境文件 abaqus_v6.env 来定义函数，却在

不同的命名空间中执行。

• 预定义名字（Predefined names）

• 在函数 onCaeStartup 中，用户可以省略下列语句行：

from abaqus import *from abaqusConstants import *

• 要想找到命名空间中的所有变量，可以这样做：for name in globals().keys():

if name != '__builtins__':print '%s = %s' % (name , eval(name))

(this code be used at top level or within one of the functions)


交互式输入


L2.43


交互式输入

• getInput 函数可以给出简单的对话框，对话框中指定标签和一个单独的文本输入区域，此处输入需要给出的值.。

• getInputs 函数可以显示 1 个简单的包含多个标签/文本输入域的对话框。

• 一旦用户按下 Enter 键或 ok 按钮，返回执行脚本的值将转换为字符串。

• 用户也可以指定对话框中文本域的默认输入值。

• getInput 函数和 getInputs 函数都不具备错误检查功能，用户应该确保输入

数据的正确性。

• 必须运行 Abaqus 图形用户界面，才能使用 getInput 函数和 getInputs函数。

• getInput 函数不能够与 -start 或 -script 联用。


L2.44


交互式输入

• 例子getInput 函数允许用户输入数值(getInput.py sy31.py)：from abaqus import *from math import sqrtinput = getInput('Enter a number', '9')number = float(input)print sqrt(number)

• getInput 函数返回的字符串，由 float 函数转换为浮点数。

• getInputs 函数可以返回多个数值

x = getInputs((('Enter first', '1'),('Enter second', '2'),('Enter third', '3')))

print x

• 可以返回列表:


实例


L2.46


实例 2-1: 创建和排列多个视口

• 创建排列视口

文件 scr_viewport_tiler.py 定

义了两个函数：createViewports()tileViewports()

函数 createViewports() 创建用

户所需个数的视口。

基于用户定义的视口行数，函数tileViewports() 对其进行排列

。

两个函数都可以在命令行界面（CLI）运行。

依据脚本中定义的视口个数情况，视口将充满整个绘图区，视口的宽度和高度自动被调整


L2.47


实例 2-2: “A” 形部件

• 例子: 创建字母 A 形状的部件(A.py)导入相应模块并创建 mdb 对象

from abaqus import *from abaqusConstants import *from caeModules import *

Mdb()

1

此构造器将创建 mdb 对象


L2.48



绘制二维草图

myModel = mdb.Model(name='Model A')

mySketch = myModel.ConstrainedSketch(name='Sketch A', sheetSize=200.0)

xyCoordsInner = ((-5 , 20), (5, 20), (15, 0),(-15, 0), (-5, 20))

xyCoordsOuter = ((-10, 30), (10, 30), (40, -30),(30, -30), (20, -10), (-20, -10),(-30, -30), (-40, -30), (-10, 30))

for i in range(len(xyCoordsInner)-1):mySketch.Line(point1=xyCoordsInner[i],

point2=xyCoordsInner[i+1])

for i in range(len(xyCoordsOuter)-1):mySketch.Line(point1=xyCoordsOuter[i],

point2=xyCoordsOuter[i+1])

2


L2.49



创建一个部件，并在草图中增加基础特征

myPart = myModel.Part(name='Part A',

dimensionality=THREE_D, type=DEFORMABLE_BODY)

myPart.BaseSolidExtrude(sketch=mySketch,

depth=20.0)

在装配模块中创建部件实体myAssembly = mdb.models['Model A'].rootAssembly

myInstance = myAssembly.Instance(name='Part A-1', part=myPart, dependent=OFF)

3

4


L2.50


为部件实体划分网格

partInstances = (myInstance,)

myAssembly.seedPartInstance(regions=partInstances, size=5.0)

myAssembly.generateMesh(regions=partInstances)

在新的视口中绘制网格划分后的部件实体myViewport = session.Viewport(name='Viewport for Model A',

origin=(20, 20), width=150, height=100)

myViewport.assemblyDisplay.setValues(renderStyle=SHADED, mesh=ON)

myViewport.setValues(displayedObject=myAssembly)


5

6


L2.51


实例 2-3: 参数化研究实例

• 运行 Abaqus 基准手册中问题2.3.4：壳单元扭曲灵敏性分析(skewshell_parametric.py)


习题


L2.53


习题 2-1: Session 命令(workshop2-1.py)

1. 检验帮助文档中的帆布命令

2. 写脚本文件，在脚本中定义一个函数，该函数将 ODB 文件的名字作为一个自变量，并创建四个视口：Top、Left、Front、和 Iso。


L2.54


习题2-2: 创建库的宏文件(workshop2-2.py)

1. 使用 Abaqus/CAE 中的录制宏功能，在模型中增加钢材、铜和铝的材料属性。

2. 在 abaqusMacros.py 文件中编辑刚才创建的宏，并提示用户在对应模型中增

加钢材、铜和铝的材料属性。

3. 在新的 Abaqus/CAE 中运行宏，然后在图形用户界面（GUI）Property 功能

模块的材料管理器中显示刚才定义的材料。

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