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基于Python的Abaqus二次开发实例讲解
（asian58 2013.6.26）
基于Python的Abaqus的二次开发便捷之处在于：
1、所有的代码均可以先在Abaqus\CAE中操作一遍后再通过rp文件读取，然后再在此基础上进行相应的修改；
2、Python是一种解释性语言，读起来非常清晰，因此在修改程序的过程中，不存在程序难以理解的问题；
3、Python是一种通用性的、功能非常强大的面向对象编程语言，有许多成熟的类似于Matlab函数的程序在网络上流传，为后期进一步的数据处理提供了方便。
为了更加方便地完成Abaqus的二次开发，需进行一些相关约定：
1、所有参数化直接通过点的坐标值进行，直接对几何尺寸的参数化反而更加繁琐；
2、程序参数化已不允许在模型中添加太多的Tie，因此不同零部件的绑定直接通过共节点来进行，这就要求建模方法与常规的建模方法有所区别。思路如下：
将一个整机拆成几个大的Part来建立，一个Part中包含许多零件，这样在划分网格式时就可以自动实现共节点的绑定。不同的零件可通过建立不同的Set来进行区分，不同Part的绑定可以通过Tie来实现。将一个复杂的结构拆成几个恰当的Part来建立，一方面可以将复杂的模型简单化，使建立复杂模型成为可能；另一方面，不同的Part可单独调用，从而又可实现程序的模块化，增加程序的适应范围，延长程序的使用寿命，也方便后期程序的维护和修改。
3、通过py文件建立起的模型要进行参数优化，已不适合采用Isight中Abaqus模块，需要用到Isight的Simcode模块。
下面详细解释一个臂架的py文件。
#此程序用来绘制臂架前段
#导入相关模块
# -*- coding: mbcs -*-
from abaqus import *
from abaqusConstants import *

#定义整个臂架的长、宽、高
L0=14300
W0=1650
H0=800
#创建零件P01_12
L1=H0+200
W1=200
T1=12
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=2000.0)
g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
注：通过点的坐标进行参数化是模型参数化的最好选择。
s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)
s.rectangle(point1=(W0/2, L1/2), point2=(W0/2+W1, -L1/2))
s.rectangle(point1=(-W0/2, L1/2), point2=(-W0/2-W1, -L1/2))
p = mdb.models['Model-1'].Part(name='Part-1', dimensionality=THREE_D,
type=DEFORMABLE_BODY)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
p.BaseShell(sketch=s)
session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=p)
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
注：建立一个零件后就立即对该零件建立一个Set，Set的建立可以方便后期的相关处理。
需要通过findAt()命令来选取相应的体、面、线或点。
#定义零件的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
pickedFaces01 = f.findAt(((W0/2, L1/2, 0),),((-W0/2, L1/2, 0),), )
p.assignThickness(faces=pickedFaces01, thickness=T1)
p.Set(faces=pickedFaces01, name='P01_12')

#创建辅助平面和辅助坐标系
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
p.DatumCsysByThreePoints(name='Datum csys-1', coordSysType=CARTESIAN, origin=(
注：所建立的第一个参考可以不编号。
0.0, 0.0, 0.0), line1=(1.0, 0.0, 0.0), line2=(0.0, 1.0, 0.0))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
p.DatumPlaneByPrincipalPlane(principalPlane=XYPLANE, offset=L0)

#创建零件P02_12
L2=L1
W2=W1
T2=12
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d = p.datums
注：从第二个草图开始就需要对草图的原点进行参数化。
#将草图原点参数化
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=d[5], sketchUpEdge=d[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, origin=(0.0, 0.0, L0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=29006.85, gridSpacing=725.17, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
s.rectangle(point1=(W0/2, L2/2), point2=(W0/2+W2, -L2/2))
s.rectangle(point1=(-W0/2, L2/2), point2=(-W0/2-W2, -L2/2))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d2 = p.datums
p.Shell(sketchPlane=d2[5], sketchUpEdge=d2[4].axis2, sketchPlaneSide=SIDE1,
sketchOrientation=RIGHT, sketch=s)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
#定义零件的厚度
注：给几何面赋厚度，可以在后期赋壳单元属性时直接选取几何面的厚度；
也可以通过壳单元属性给建立的Set赋予厚度。两种方法适用于不同的情况。

p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
pickedFaces02 = f.findAt(((W0/2, L1/2, L0),),((-W0/2, L1/2, L0),), )
p.assignThicknessfaces=pickedFaces02, thickness=T2)
p.Set(faces=pickedFaces02, name='P02_12')

#创建零件P03_12和零件P04_08
T3=12
T4=8
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d = p.datums
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=d[5], sketchUpEdge=d[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, origin=(0.0, 0.0, L0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=29006.85, gridSpacing=725.17, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
#创建草图
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
s.Line(point1=(-W0/2-W1, H0/2), point2=(-W0/2, H0/2))
s.Line(point1=(W0/2, H0/2), point2=(W0/2+W1, H0/2))
s.Line(point1=(-W0/2-W1, -H0/2), point2=(-W0/2, -H0/2))
s.Line(point1=(W0/2, -H0/2), point2=(W0/2+W1, -H0/2))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d2 = p.datums
p.ShellExtrude(sketchPlane=d2[5], sketchUpEdge=d2[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, sketch=s, depth=L0,
flipExtrudeDirection=ON)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
#定义零件P03_12的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
pickedFaces03 = f.findAt(((-W0/2, H0/2, L0/2),),((W0/2, H0/2, L0/2),),)
p.assignThickness(faces=pickedFaces03, thickness=T3)
p.Set(faces=pickedFaces03, name='P03_12')
#定义零件P04_12的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
pickedFaces04 = f.findAt(((-W0/2, -H0/2, L0/2),),((W0/2, -H0/2, L0/2),),)
p.assignThickness(faces=pickedFaces04, thickness=T4)
p.Set(faces=pickedFaces04, name='P04_12')

#创建零件P05_08
T5=8
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d = p.datums
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=d[5], sketchUpEdge=d[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientationRIGHT, origin=(0.0, 0.0, L0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=29006.85, gridSpacing=725.17, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part1']
s.Line(point1=(-W0/2-W1/2, H0/2), point2=(-W0/2-W1/2, -H0/2))
s.Line(point1=(W0/2+W1/2, H0/2), point2=(W0/2+W1/2, -H0/2))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d2 = p.datums
p.ShellExtrude(sketchPlane=d2[5], sketchUpEdge=d2[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT sketch=s, depth=L0,
flipExtrudeDirection=ON)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
#定义零件P05_8的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
pickedFaces05 = f.findAt(((-W0/2-W1/2, 0, L0/2),),((W0/2+W1/2, 0, L0/2),),)
p.assignThickness(facespickedFaces05, thickness=T5)
p.Set(faces=pickedFaces05, name='P05_08')

#创建零件P06_08
L6=W0+W1
n=L0//2520+1
T6=8
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f, d = p.faces, p.datums
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=f[0], sketchUpEdge=d[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, origin=(W0/2+W1/2, -H0/2,
0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=28684, gridSpacing=717, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
#循环命令绘制平行隔板
注：也可以将range(0,n)改成自定义数组，这样就可以实现不等间距的参数化控制。
for i in range(0,n):
s.Line(point1=(-500-(i*2520), H0), point2=(-500-(i*2520), 0.0))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f1, d2 = p.faces, p.datums
p.ShellExtrude(sketchPlane=f1[0], sketchUpEdge=d2[4].axis2,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, sketch=s, depth=L6,
flipExtrudeDirection=ON)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
#定义零件P06_08的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
注：将循环绘制的零件通过循环命令分别建立各自的Set并分别命名。也可以将循环绘制的零件建立成一个Set，视具体情况而定。
for i in range(0,n):
pickedFaces = f.findAt(((0, H0/4, 500+i*2520),))
p.assignThickness(faces=pickedFaces, thickness=T6)
p.Set(faces=pickedFaces, name='P06_08_'+str(1+i))

#创建零件P07_12,P08_12
W7=200
L7=W0+W1
T7=12
T8=12
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f, e = p.faces, p.edges
t = p.MakeSketchTransform(
sketchPlane=f.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 100.0)),
sketchUpEdge=e.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 0.0)),
sketchOrientation=RIGHT,sketchPlaneSide=SIDE1,
origin=(W0/2+W1/2, -H0/2, 0.0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=53678, gridSpacing=1341, transform=t)
g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
#循环命令绘制平行隔板
for i in range(0,n):
s.Line(point1=(400+i*2520, H0), point2=(600+i*2520, -H0))
s.Line(point1=(400+i*2520, 0), point2=(600+i*2520, 0))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f1, e1 = p.faces, p.edges
p.ShellExtrude(
sketchPlane=f.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 100.0)),
sketchUpEdge=e.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 0.0)),
sketchPlaneSide=SIDE1,
sketchOrientation=RIGHT, sketch=s, depth=W0+W1, flipExtrudeDirection=ON,
keepInternalBoundaries=ON)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
#定义零件P07_12的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
for i in range(0,n):
pickedFaces07 = f.findAt(((0, H0/2, 400+i*2520),),((0, H0/2, 600+i*2520),),)
p.assignThickness(faces=pickedFaces07, thickness=T7)
p.Set(faces=pickedFaces07, name='P07_12_'+str(1+i))
注：为了后期边界条件施加的方便，在此次将一系列面定义成一个Set。必须通过append()命令将所有通过循环命令查找的faces添加到一个数值中，这样才能将所有的faces建立到一个Set中去
#定义耦合set
fp=[]
for i in range(0,2):
fp.append(f.findAt(((0, H0/2, 400+i*2520),),((0, H0/2, 600+i*2520),),))
p.Set(faces=fp, name='P07_fp')
#定义零件P08_12的厚度
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f = p.faces
for i in range(0,n):
pickedFaces08 = f.findAt(((0, -H0/2, 400+i*2520),),((0, -H0/2, 600+i*2520),),)
p.assignThickness(faces=pickedFaces08, thickness=T7)
p.Set(faces=pickedFaces08, name='P08_12_'+str(1+i))

#为中间隔板创建空腔
#定义相关参数边界距离、圆角
d0=100
r0=100
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f1, e1 = p.faces, p.edges
t = p.MakeSketchTransform(
f.findAt(coordinates=(0, 0.0, 500.0)),
sketchUpEdge=e.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 500.0)),
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT,
origin=(0.0, 0.0, 500.0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=5910.0, gridSpacing=147.0, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
p.projectReferencesOntoSketch(sketch=s, filter=COPLANAR_EDGES)
#创建矩形
s.rectangle(point1=(-W0/2-W1/2+d0, H0/2-d0), point2=(W0/2+W1/2-d0, -H0/2+d0))
#创建圆角
注：圆角有方向性，因此在绘制圆角时需要将nearpoint也进行参数化，可直接选择草图的原点。另外，此处的curve最好通过findAt查找得出。
s.FilletByRadius(radius=r0, curve1=g[29], nearPoint1=(-W0/2-W1/2+d0,
H0/2-d0), curve2=g[26], nearPoint2=(-W0/2-W1/2+d0, H0/2-d0))
s.FilletByRadius(radius=r0, curve1=g[26], nearPoint1=(-W0/2-W1/2+d0,
-H0/2+d0), curve2=g[27], nearPoint2=(-W0/2-W1/2+d0, -H0/2+d0))
s.FilletByRadius(radius=r0, curve1=g[27], nearPoint1=(W0/2+W1/2-d0,
-H0/2+d0), curve2=g[28], nearPoint2=(W0/2+W1/2-d0, -H0/2+d0))
s.FilletByRadius(radius=r0, curve1=g[28], nearPoint1=(W0/2+W1/2-d0,
H0/2-d0), curve2=g[29], nearPoint2=(W0/2+W1/2-d0, H0/2-d0))
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
f1, d2 = p.faces, p.datums
p.CutExtrude(
f.findAt(coordinates=(0, 0.0, 500.0)),
sketchUpEdge=e.findAt(coordinates=(W0/2+W1/2, 0.0, 500.0)),
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, sketch=s, depth=L0,
flipExtrudeDirection=OFF)
s.unsetPrimaryObject()
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']

#开始建立梁Beam_1
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
注：此处建立参考面后，立即给该参考面进行了编号(dp1)，否则后面的程序中无法引用该参考面。实际上，每建立一个参考后，都应该给该参考进行编号，这样的操作才比较规范。
f, d = p.faces, p.datums
#绘制参考面
p.DatumPlaneByOffset(plane=f.findAt(coordinates=
(W0/2, -H0/2, 100.0)),flip=SIDE2, offset=8.0)
dp1 = d.keys()[-1]
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d = p.datums
注：通过参考面的编号[dp1]来引用参考面。
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=d[dp1], sketchUpEdge=d[4].axis1,
sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, origin=(0.0, 0.0,
0.0))
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=31857.0, gridSpacing=796.0, transform=t)
g, v, d1, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=SUPERIMPOSE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']

#计算中间加强梁的数量
if n%2==1:
n1=n//2
n2=n//2
else:
n1=n//2
n2=n//2-1
for i in range(0,n1):
s.Line(point1=(-500-i*2520*2, W0/2+W1/2), point2=(-500-2520-i*2520*2,-W0/2-W1/2 ))
for i in range(0,n2):
s.Line(point1=(-500-2520-i*2520*2,-W0/2-W1/2), point2=(-500-2*2520-i*2520*2,W0/2+W1/2 ))

#在基准平面dp1上面绘制梁
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
d2 = p.datums
e = p.edges
p.Wire(sketchPlane=d2[dp1], sketchUpEdge=d2[4].axis1, sketchPlaneSide=SIDE1,
sketchOrientation=RIGHT, sketch=s)
s.unsetPrimaryObject()
注：必须通过append()命令将所有通过循环命令查找的edges添加到一个数组中，这样才能将所有的edges建立到一个Set中去，以方便后期建立tie。
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
edges1=[]
for i in range(0,n-1):
edges1.append(e.findAt(((0, -H0/2-8, 500+2520/2+i*2520),),))
p.Set(edges=edges1, name='Beam_1')

###########################
#开始定义有限元分析的相关参数
#定义材料
mdb.models['Model-1'].Material(name='steel')
mdb.models['Model-1'].materials['steel'].Elastic(table=((210000.0, 0.3), ))
mdb.models['Model-1'].materials['steel'].Density(table=((7.8e-06, ), ))

#定义壳单元属性
mdb.models['Model-1'].HomogeneousShellSection(name='shell', preIntegrate=OFF,
material='steel', thicknessType=UNIFORM, thickness=10.0, thicknessField='',
idealization=NO_IDEALIZATION, poissonDefinition=DEFAULT,
thicknessModulus=None, temperature=GRADIENT, useDensity=OFF,
integrationRule=SIMPSON, numIntPts=5)
#赋所有壳单元属性
注：此处选择厚度属性来源于几何。如果需要做厚度优化的话，也可以选择来源于壳单元属性，但需要建立与之匹配的壳单元属性，并且一个零件对应于一个壳单元熟悉。
p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']
for i in range(1,5):
region1 = p.sets['P0'+str(i)+'_12']
p.SectionAssignment(region=region1, sectionName='shell', offset=0.0,
offsetType=FROM_GEOMETRY, offsetField='',
thicknessAssignmentFROM_GEOMETRY)
region2 = p.sets['P05_08']
p.SectionAssignment(region=region2, sectionName='shell', offset=0.0,
offsetType=FROM_GEOMETRY, offsetField='',
thicknessAssignment=FROM_GEOMETRY)
注：全部通过前期建立的Set来赋壳单元属性，省掉了再次findAt的麻烦。
for i in range(1,n+1):
region3 = p.sets['P0608_'+str(i)]
p.SectionAssignment(region=region3, sectionName='shell', offset=0.0,
offsetType=FROM_GEOMETRY, offsetField='',
thicknessAssignment=FROM_GEOMETRY)
for i in range(1,n+1):
region4 = p.sets['P07_12_'+str(i)]
p.SectionAssignment(region=region4, sectionName='shell', offset=0.0,
offsetType=FROM_GEOMETRY, offsetField='',
thicknessAssignment=FROM_GEOMETRY)
for i in range(1,n+1):
region5 = p.sets['P08_12_'+str(i)]
p.SectionAssignment(region=region5, sectionName='shell', offset=0.0,
offsetType=FROM_GEOMETRY, offsetField='',
thicknessAssignment=FROM_GEOMETRY)
#定义梁单元属性
mdb.models['Model-1'].LProfile(name='L_65', a=65.0, b=65.0, t1=7.0, t2=7.0)
mdb.models['Model-1'].BeamSection(name='B_65', integration=DURING_ANALYSIS,
poissonRatio=0.0, profile='L_65', material='steel', temperatureVar