[原創]Abaqus中材料參數不為常數的Python處理方法

在有限元計算中，可能會碰到材料參數(這里以線彈性材料彈性模量E為例)在模型中并不為常值的情況，例如，E與某一坐標相關。大家知道，abaqus材料中材料是在*section對截面屬性定義的時候對單元組進行賦值的。并且GUI中也沒有提供變參數的接口(這里順路提一下，載荷是可以通過函數給出變載荷的，GUI中有接口)。這就需要我們采取一些特殊的措施。在CAE-lab前文《Abaqus中計材料參數不為常數的兩種處理方法》中， 給大家介紹了‘編輯inp文件’和‘使用Umat’兩種方法，這里就給大家介紹一下用python腳本實現的方法。

 

方法	要求	難度
編輯inp	會一門編程語言，能夠完成對文本文件的讀取和寫入	4星
使用Umat	會使用abaqus的Umat用戶子程序，計算文件中不需要使用其它的用戶子程序	3星(如果對abaqus用戶子程序不熟悉，則為5星)
Python腳本	會python基礎，對python編寫abaqus腳本了解	3星(如果對python腳本不熟悉，則為5星)

Python大法在abaqus前后處理中具有舉足輕重地位和天然的優勢，通過python給單元賦材料屬性非常簡單，本例中，假設每個單元的彈性模量不一樣，并且是一個函數，我們的思路就是遍歷所有的單元，給每一個單元定義一種材料。具體實現如下：

 

1.模型

    以簡單的Cube模型為例，如圖1，注意由于我們是遍歷單元賦材料，Abaqus中模型必須在劃分好網格后在進行賦材料屬性。

圖1 網格模型圖

2. python腳本

    下面的代碼較為簡單，注釋也比較清楚，本例中的E的變化是貼主隨意給的，實際中E可能是各種形式，具體案例具體分析。

mymodel=mdb.models['Cube'] # 獲取模型
mypart=mdb.models['Cube'].parts['Cube'] #獲取part
for ele_index in mypart.elements:     #單元循環
    ele=ele_index.label                #單元編號
    node=ele_index.getNodes()          #單元節點坐標
    Matname='Steel'+str(ele)           #材料名
    mySteel = mymodel.Material(name=Matname)  #創建材料
    EE=ele*1000+100.E3 # 變化的材料參數  可以是坐標的函數 或者其他
    elasticProperties = (EE, 0.3)
    mySteel.Elastic(table=(elasticProperties, ) ) #設置材料參數
    sectionname='CubeSec'+str(ele)
    mySection = mymodel.HomogeneousSolidSection(name=sectionname,material=Matname,
    thickness=1.0)#創建section
    elements=mypart.elements[0]
    setname='set'+str(ele)
    region = mypart.Set(elements=mypart.elements[ele-1:ele], name=setname)  
    # 這里elements要為A sequence of MeshElement objects 即類型為tuple  
    mypart.SectionAssignment(region=region, sectionName=sectionname)  #賦材料屬性

3.結果

 

賦材料后，以材料區分來顯示模型，可見每個單元的材料都不一樣，在模型樹菜單也可以看到，python腳本建立了125種材料（共125個單元）

   

 

 圖2 不同單元的材料

圖3 計算結果

4.總結

    我們介紹的三種方法都能很好的解決材料參數不為常數的問題，編輯inp和python對單元較少時運行效率較高，但是單元較多時，Umat用起來可能更方便，大家可以都嘗試一下

 

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