目前在Abaqus中，基于全局或局部嵌入Cohesive單元，以模擬非均質(zhì)材料的裂縫擴(kuò)展的方法已經(jīng)相當(dāng)普遍。我想POLARIS_InsertCohElem插件起到不小的作用。

后處理方面，也推出的POLARIS_CrackGeo插件提取Cohesive單元和XFEM模擬獲得的裂縫數(shù)據(jù)。但如何出圖來展示裂縫形態(tài)，成為插件用戶的一大痛點(diǎn)。

在Abaqus中，Cohesive單元模擬的裂縫路徑可以通過顯示特征邊的方式進(jìn)行展示，但這種方法有幾個方面的缺點(diǎn)：

1. 1. 雖然可以疊加顯示出裂縫周邊實(shí)體單元的應(yīng)力、孔壓等場量輸出，但在表現(xiàn)裂縫自身場量結(jié)果時沒有線圖直觀，如下例中顯示縫寬的效果對比；

2. 2. 很難像線圖那樣凸顯天然裂縫或顆粒邊界以及其它特殊位置的Cohesive單元；

3. 3. 由于全局嵌入Cohesive單元，在單元共節(jié)點(diǎn)位置存在孔洞，部件變形后，孔洞呈現(xiàn)出小黑點(diǎn)的形式，無法去除，線圖就完全不存在這些問題；

4. 
   

常用的編程繪圖工具，目前以Matlab和Python matplotlib為主，Abaqus2021版本之后就已經(jīng)內(nèi)置了matplotlib庫，因此本文以matplotlib庫為基礎(chǔ)，帶大家繪制POLARIS_CrackGeo插件提取的裂縫線圖。

第一步，了解數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)

POLARIS_CrackGeo插件提取odb結(jié)果后，在ODB文件所在目錄下，會生成兩個與ODB文件同名的CSV文件，分別是：“odbName-XFEM/COH-infos.csv”和“odbName-XFEM/COH-Output.csv”:

infos.csv文件

用于存儲所有破裂單元的裂縫面的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、裂縫破裂形式MMIXDMI和裂縫寬度信息；當(dāng)提取的是XFEM裂縫時，僅輸出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息；當(dāng)提取的是Cohesive單元裂縫時可輸出MMIXDMI（場量有定義MMIXDMI輸出）和裂縫寬度，裂縫寬度排序采用倒序記錄：第一個裂縫寬度，為最后一個分析步的最后一幀所對應(yīng)的寬度，第二個裂縫寬度，為倒數(shù)第二幀對應(yīng)的寬度，依此類推……

讀取infos.csv文件代碼示例如下：

def readCohesiveInfo(fileName):
    ### 讀取infos.csv文件，獲得單元坐標(biāo)信息
    dataDict = {}
    f = open(fileName,'r')
    lines = f.readlines()
    f.close()
    strDatas = lines[0].replace('\n','').split(',')
    headDict = {}
    for i,w in enumerate(strDatas):
        headDict[w] = i
    for line in lines[1:]:
        strDatas = line.replace('\n','').split(',')
        if len(strDatas)<6:continue
        data = []
        for i in ["x1","y1","x2","y2"]:
            data.append(eval(strDatas[headDict[i]]))
        dataDict[int(strDatas[0])] = data
    return dataDict

Output.csv文件

用于存儲不同時刻下的破裂單元數(shù)量、破裂體積、最大縫寬、裂縫長度/面積，以及破裂單元的編號；

1. 1. FrameTime：場輸出幀對應(yīng)的總時間；

2. 2. CrackElemNum：破裂單元數(shù)量；

3. 3. CrackVolume：破裂單元的體積；

4. 4. MaxWidth：最大縫寬；

5. 5. CrackLength：二維裂縫長度；

6. 6. CrackArea：三維裂縫面積；

7. 7. CrackMode_1_percentage：張拉裂縫占總裂縫比率；
   

8. 8. 破裂單元編號位于G列之后的所有數(shù)據(jù)。

   

讀取Output.csv文件代碼示例如下：

def readResultInfo(fileName):
    ### 讀取Output.csv文件，獲得不同時刻的失效單元
    resultDict = {}
    f = open(fileName,'r')
    lines = f.readlines()
    f.close()
    beginCol = len(lines[0].split(","))
    for line in lines[1:]:
        strDatas = line.replace('\n','').split(',')
        data = [eval(i) for i in strDatas]
        if len(data)>beginCol:
            resultDict[data[0]] = data[beginCol:]
    return resultDict

第二步，繪圖并輸出

如下代碼，是將讀取后的單元和裂縫數(shù)據(jù)傳入到plotResult函數(shù)中，并將不同時刻的裂縫形態(tài)繪制出來，批量輸出到outDir目錄下。

def plotResult(outDir,coheDict,resultDict):
    ### 批量繪制圖片并輸出
    times = list(resultDict.keys())
    times.sort()
    times.reverse()
    resultNum = len(times)
    for it,t in enumerate(times):
        fig,ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
        #繪制結(jié)果
        result = resultDict[t]
        for elemLable in result:
            x1,y1,x2,y2 = coheDict[elemLable]
            ax.plot([x1,x2], [y1,y2],'r-')
        ax.set_title("Time:%f"%(t))
        outFig = os.path.join(outDir,"%d_Time_%s.png"%(resultNum-it,t))
        plt.savefig(outFig,dpi=300,transparent=True)
        plt.close()

注，完整代碼可在公眾號【星辰北極星】中回復(fù)：【PY裂縫繪圖】獲取下載路徑。

這里只是給一個簡單的案例，繪圖效果有限的，如果需要添加天然裂縫數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的線寬和顏色，則還需要從odb文件中獲得更多數(shù)據(jù)信息。當(dāng)然，也能盡顯你的創(chuàng)意和特色，加油，期待你的效果！

POLARIS_CrackPlot

我們也不會放過任何一個用戶需求來更新完善插件功能，在POLARIS_CrackGeo插件V2023.3的版本中，已經(jīng)新增了線圖繪制功能POLARIS_CrackPlot，以幫助插件用戶快速輸出線圖，目前繪圖功能主要包含：

1. 1. 單次或批量輸出圖片：可一次性輸出所有時刻、指定特定時刻、按時間間隔或按幀編號間隔批量輸出系列圖片；

2. 2. 2D線圖輸出：由于繪制的是二維線圖，因此三維模型需要指定投影坐標(biāo)系，目前支持XY、XZ、YZ、YX、ZX、ZY六種投影坐標(biāo)系

3. 3. 灰色背景線條：可指定單元Set集作為灰色背景線條，以指示天然裂縫、骨料邊界的位置；

4. 4. 線條顏色：可以指定線條顏色代表的含義，如區(qū)域類型、失效類型、開裂時間、縫寬；

5. 5. 線條寬度：可以與縫寬進(jìn)行綁定，因此可以用線條粗細(xì)指示不同位置的裂縫寬度；

6. 6. 副圖曲線：裂縫分布圖旁可增加顯示裂縫統(tǒng)計(jì)信息曲線圖，縫長-時間曲線，失效單元-時間曲線等。

   

部分輸出效果如下：

【聲明】請走正規(guī)購買渠道更新插件，更新前請確保安裝了2021以上版本的Abaqus！還是老規(guī)矩：一年內(nèi)的用戶是免費(fèi)更新的，超過一年，僅需20%費(fèi)用。再次感謝大家的支持！