abaqus元素定義的案例
abaqus 腳本捕獲幾何元素的交、并、差運(yùn)算 ￥20
abaqus 腳本捕獲幾何元素的交、并、差運(yùn)算
abaqus自帶了捕獲幾何元素的方法，可以在python腳本中捕獲abaqus幾何體的“點(diǎn)、線、面、體”對(duì)象或網(wǎng)格模型的各種元素，這在技術(shù)鄰文章里有詳細(xì)的介紹（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/331773）。但是，abaqus不支持對(duì)捕獲的幾何元素序列進(jìn)行集合運(yùn)算，面對(duì)一些復(fù)雜的選擇集只能用序列連接的方法來實(shí)現(xiàn)。
本文借助python腳本實(shí)現(xiàn)了abaqus腳本捕獲幾何元素的交、并、差運(yùn)算。使用方便，效果好！下面介紹python腳本的實(shí)現(xiàn)。
1、“幾何序列”的限制
“幾何序列”是abaqus/cae中的一種數(shù)據(jù)類型，其本質(zhì)是python列表。“交、并、差運(yùn)算”是python集合數(shù)據(jù)類型自帶的集合運(yùn)算功能。在python腳本中，一個(gè)可哈希[1]序列能夠簡(jiǎn)單快速的轉(zhuǎn)化為集合，實(shí)現(xiàn)元素的去重目標(biāo)，并且進(jìn)行交、并、差運(yùn)算后，再轉(zhuǎn)化成序列。以此實(shí)現(xiàn)python序列的交、并、差運(yùn)算。
雖然abaqus幾何序列本質(zhì)是python列表，但經(jīng)過封裝后被限制了“修改”操作，加之幾何序列的元素沒有定義哈希運(yùn)算，所以幾何序列不能轉(zhuǎn)化為集合直接實(shí)現(xiàn)“交、并、差運(yùn)算”。
2、繞過限制，迂回實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的障礙擺在眼前，要么突破abaqus的源碼，放開幾何序列的修改限制，為幾何序列的元素定義哈希運(yùn)算。要么從abaqus的框架中跳出來，用python的原生功能來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。權(quán)衡之下，前一種思路有殺雞用牛刀的感覺，后面一種思路合理且難度可控。決定跳出abaqus框架，繞過幾何序列的種種限制，迂回實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
第一步，跳出abaqus框架，繞過幾何序列的限制。這里用到了“遍歷”幾何序列獲取元素的特性。
展開 Abaqus二次開發(fā)捕獲幾何元素方法歸納
在使用python腳本處理abaqus 仿真分析的模型時(shí)，一個(gè)不可避免的問題就是選取各種幾何元素并為之賦予集合，以滿足材料賦予、種子點(diǎn)指定、載荷/邊界條件/約束/接觸等操作的需求。賦予集合這一過程本身并無太多難度，但是幾何選取，尤其是復(fù)雜模型的幾何選取，有時(shí)會(huì)讓二次開發(fā)者頗費(fèi)一番周章。本貼針對(duì)abaqus支持的幾何元素選取方法做一個(gè)梳理匯總，對(duì)其應(yīng)用范圍和注意事項(xiàng)進(jìn)行說明，以期對(duì)各位二次開發(fā)者有所幫助。
1.Abaqus中支持的幾何元素的種類
如圖所示，abaqus中支持的主要幾何元素有：cell（體）、edge（邊）、face(面)、vertex（頂點(diǎn)）、interesting points（關(guān)注點(diǎn)，包含三種：邊中點(diǎn)、弧中點(diǎn)和弧圓心），reference point（參考點(diǎn)），以及由虛擬拓?fù)鋲嚎s掉的點(diǎn)線（ignored vertex/edge）。我們?nèi)粘９ぷ髦谐Ｓ玫膸缀?em>元素都可以全面覆蓋到了。同種幾何元素組成的序列，abaqus中專門稱之為geometry sequence對(duì)象，是一種類似list的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。生成Set時(shí)使用的幾何元素，實(shí)際上就是這種幾何元素的序列，哪怕這個(gè)序列里只有一個(gè)元素。
2.幾何元素捕捉
2.1.通過序號(hào)捕捉
通過序號(hào)捕捉其實(shí)有兩種方法。
第一種是經(jīng)典的index方法，一類幾何元素中的每個(gè)元素都有一個(gè)唯一的序號(hào)值，這個(gè)序號(hào)值可能和空間結(jié)構(gòu)有些關(guān)系，也可能沒有太多關(guān)聯(lián)，而且在幾何模型發(fā)生變化后（比如做了一個(gè)partition），這些序號(hào)可能發(fā)生變化，因此當(dāng)你的模型是靜態(tài)的，不會(huì)再加入新特征，使用index來捕捉幾何元素還不失為一種方法。
展開 ABAQUS Hyperbolic-sine law model有限元素潛變分析技巧及子程式編寫
雙曲正弦法則(Hyperbolic-sine law model) 主要可用來描述第二潛變期之時(shí)間及溫度相依之潛變行為，此模式之參數(shù)獲得須複雜之?dāng)?shù)值嵌合技巧，特別說明此模式材料參數(shù)之獲得方式，並說明應(yīng)用於ABAQUS有限元素潛變分析及子程式編寫。
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ABAQUS Hyperbolic-sine law model有限元素潛變分析技巧及子程式編寫
雙曲正弦法則(Hyperbolic-sine law model) 主要可用來描述第二潛變期之時(shí)間及溫度相依之潛變行為，此模式之參數(shù)獲得須複雜之?dāng)?shù)值嵌合技巧，特別說明此模式材料參數(shù)之獲得方式，並說明應(yīng)用於ABAQUS有限元素潛變分析及子程式編寫。
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分析時(shí)所用之inp檔及子程式在附件中
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Ls-Dyna復(fù)合材料任意主方向定義（類似Abaqus離散化方向定義） ￥9.9
<p>對(duì)于擁有復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄板，通常需要定義一個(gè)變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對(duì)于任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的平面，劃分網(wǎng)格后，每個(gè)網(wǎng)格的方向是根據(jù)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)得到的，總體上呈現(xiàn)隨機(jī)性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?
展開 ABAQUS中橢圓形移動(dòng)載荷DLOAD和UTRACLOAD子程序詳解：從定義到實(shí)現(xiàn) ￥288
圖6 鋼軌表面施加法向和切向移動(dòng)載荷
3.1 法向移動(dòng)載荷實(shí)現(xiàn)DLOAD
DLOAD子程序是ABAQUS中定義體載荷、面載荷、線載荷等的一種接口，通過Fortran代碼自定義每個(gè)積分點(diǎn)上的載荷值。DLOAD適用于定義在單元上的載荷（如壓力、密度效應(yīng)等）；可以利用時(shí)間（TIME(1)）、空間坐標(biāo)（COORD）、元素編號(hào)等信息，來定義移動(dòng)的載荷區(qū)域或強(qiáng)度，主要用于法向載荷的模擬。
部分代碼示意如下：
******************************* Top **********************************
************************* Dload 法向移動(dòng)載荷 *************************
SUBROUTINE DLOAD(F, KSTEP, KINC, TIME, NOEL, NPT, LAYER, KSPT,
& COORDS, JLTYP, SNAME)
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
DIMENSION TIME(2), COORDS(3)
CHARACTER*80 SNAME
real*8 x, y, z, Velocity, Move, centerx, para, P0, A, B, P0Y, AA
* 接觸斑參數(shù)
P0 = 1258.0D0 ! 最大接觸壓力
A = 7.3D0 ! 長(zhǎng)半軸
B = 5.5D0 ! 短半軸
* 移動(dòng)載荷參數(shù)
num_cycles = 100 !循環(huán)100次
StepTime = 0.0072 !
展開 abaqus自定義載荷子程序------Dload使用
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時(shí)間、單元編號(hào)、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)力分析期間，將在每個(gè)基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個(gè)積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define F
RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F(xiàn)將作為零傳入。對(duì)于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號(hào)
KINC：增量數(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：?jiǎn)卧幪?hào)
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號(hào)。
展開 Abaqus中定義橡膠超彈性材料
Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節(jié)“
Hyperelasticity
”介紹了超彈性的基本知識(shí)，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個(gè)橡膠材料模型的實(shí)例。
Abaqus軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢(shì)，它可以根據(jù)用戶提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用最小二乘法自動(dòng)計(jì)算本構(gòu)模型中各個(gè)常數(shù)（如圖1、圖2所示）。
圖1 超彈性材料數(shù)據(jù)的輸入
圖2 材料評(píng)估
用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
1）單軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（uniaxial tension/compression test data）；
2）等雙軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（biaxial tension/compression test data）；
3）平面拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（檢驗(yàn)純剪行為）（planar tension/compression test data）；
4）體積拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（volumetric tension/compression test data）。
☆溫馨提示：定義超彈性材料數(shù)據(jù)時(shí)必須輸入名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress），而非真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變。
展開 ABAQUS-約定及模型定義
ABAQUS-約定及模型定義
ABAQUS-約定及模型定義.doc
ABAQUS中阻尼的定義
在ABAQUS中阻尼可以應(yīng)用在下面的動(dòng)力學(xué)分析中：
△非線性問題直接積分求解(顯式分析或者隱式分析)；
△直接法或子空間法穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析；
△模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析(線性)。
針對(duì)模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態(tài)阻尼(Direct Modal Damping)，瑞利阻尼(Rayleigh Damping)，復(fù)合模態(tài)阻尼(Composite Modal Damping)和結(jié)構(gòu)阻尼(Structure Damping)。
ABAQUS模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中用*MODAL DAMPING選項(xiàng)來定義阻尼。阻尼是包含在分析步內(nèi)定義的一部分，每階模態(tài)可以定義不同量值的阻尼。
1、直接模態(tài)阻尼
采用直接模態(tài)阻尼可以定義對(duì)應(yīng)于每階模態(tài)的阻尼比ξ。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1％～10％之間。直接模態(tài)阻尼允許用戶精確定義系統(tǒng)的每階模態(tài)的阻尼。在分析步驟內(nèi)定義直接模態(tài)阻尼。如圖1所示，激活直接模態(tài)阻尼選項(xiàng)(Direct modal)，并在數(shù)據(jù)行內(nèi)輸入數(shù)據(jù)。
對(duì)應(yīng)的ABAQUS輸入文件為：
*MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT
m1, m2, ξa
其中，*MODAL DAMPING選項(xiàng)中的MODAL=DIRECT 參數(shù)表示被指定的直接模態(tài)阻尼，數(shù)據(jù)行輸入的數(shù)據(jù)m1為起始模態(tài)序號(hào)，m2為截止模態(tài)序號(hào)， ξa為模態(tài)阻尼比。
展開 Abaqus中云圖標(biāo)尺上、下限的自定義 ￥9.9
比如標(biāo)尺上限值、下限值等，所以在Abaqus后處理中如何實(shí)現(xiàn)呢？過程很簡(jiǎn)單，界面的功能解釋的都非常詳細(xì)，具體如下：</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">原創(chuàng)聲明：未經(jīng)本人同意，禁止抄襲、二次創(chuàng)作及轉(zhuǎn)載！</p><p><br></p>
Abaqus中定義橡膠超彈性材料
Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節(jié)“
Hyperelasticity
”介紹了超彈性的基本知識(shí)，第10.7節(jié)“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個(gè)橡膠材料模型的實(shí)例。
Abaqus軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢(shì)，它可以根據(jù)用戶提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用最小二乘法自動(dòng)計(jì)算本構(gòu)模型中各個(gè)常數(shù)（如圖1、圖2所示）。
圖1 超彈性材料數(shù)據(jù)的輸入
圖2 材料評(píng)估
用戶可以在Abaqus/CAE 中輸入下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
1）單軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（uniaxial tension/compression test data）；
2）等雙軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（biaxial tension/compression test data）；
3）平面拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（檢驗(yàn)純剪行為）（planar tension/compression test data）；
4）體積拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)（volumetric tension/compression test data）。
☆溫馨提示：定義超彈性材料數(shù)據(jù)時(shí)必須輸入名義應(yīng)力（nominal stress）和名義應(yīng)變（nominal stress），而非真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變。
展開 玩轉(zhuǎn)ABAQUS之自定義插件制作
自定義插件可用作快速建模，也可用作模型后處理。接下來介紹一種簡(jiǎn)單的插件制作（利用RSG對(duì)話框制作插件）。
本次案例將帶大家制作一個(gè)長(zhǎng)方體板，輸入所需參數(shù)，即可快速生成。如圖所示：
先在abaqus中建成模型，退出，不必保存。修改與之對(duì)應(yīng)的.rpy文件名，生成.py文件。
在代碼編輯器（推薦Sublime Text）中進(jìn)行修改，刪除創(chuàng)建草圖ConstraninedSketch之前所有的命令行。
定義函數(shù)createPlateFunction,該函數(shù)包含4個(gè)參數(shù)partName,width,height,depth.分別用于定義部件的名字，長(zhǎng)度，高度，拉伸長(zhǎng)度。將rectangle中的point2的值替換為（width,height）,將depth=后面的參數(shù)改為depth。
在代碼的開頭添加下列代碼：
from abaqus import*
from abaqusConstants import*
此時(shí)，代碼應(yīng)是如下：
from abaqus import*
from abaqusConstants import*
def createPlateFunction(partName,width,height,depth):
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',
sheetSize=2000.0)
g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)
...
保存腳本。
展開 Abaqus中阻尼的定義
在ABAQUS中阻尼可以應(yīng)用在下面的動(dòng)力學(xué)分析中：
☆非線性問題直接積分求解(顯式分析或者隱式分析)；
☆直接法或子空間法穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析；
☆模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析(線性)。
針對(duì)模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，在ABAQUS/Standard中可定義幾種不同類型的阻尼：直接模態(tài)阻尼(Direct Modal Damping)，瑞利阻尼(Rayleigh Damping)，復(fù)合模態(tài)阻尼(Composite Modal Damping)和結(jié)構(gòu)阻尼(Structure Damping)。
ABAQUS模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中用*MODAL DAMPING選項(xiàng)來定義阻尼。阻尼是包含在分析步內(nèi)定義的一部分，每階模態(tài)可以定義不同量值的阻尼。
1直接模態(tài)阻尼
采用直接模態(tài)阻尼可以定義對(duì)應(yīng)于每階模態(tài)的阻尼比ξ。其典型的取值范圍是在臨界阻尼的1％～10％之間。直接模態(tài)阻尼允許用戶精確定義系統(tǒng)的每階模態(tài)的阻尼。在分析步驟內(nèi)定義直接模態(tài)阻尼。如圖1所示，激活直接模態(tài)阻尼選項(xiàng)(Direct modal)，并在數(shù)據(jù)行內(nèi)輸入數(shù)據(jù)。
對(duì)應(yīng)的ABAQUS輸入文件為：
*MODAL DAMPING, MODAL=DIRECT
m1, m2, ξa
其中，*MODAL DAMPING選項(xiàng)中的MODAL=DIRECT 參數(shù)表示被指定的直接模態(tài)阻尼，數(shù)據(jù)行輸入的數(shù)據(jù)m1為起始模態(tài)序號(hào)，m2為截止模態(tài)序號(hào)， ξa為模態(tài)阻尼比。
展開 abaqus自定義載荷子程序------Dload使用 ￥29.9
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時(shí)間、單元編號(hào)、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)力分析期間，將在每個(gè)基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個(gè)積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
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RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F(xiàn)將作為零傳入。對(duì)于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號(hào)
KINC：增量數(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：?jiǎn)卧幪?hào)
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號(hào)。
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