Python语言在Abaqus中的应用 学习笔记

1学习笔记

学习资料：《Python语言在Abaqus中的应用》

20世纪60年代，Ray W. Clough教授在发表的论文《The Finite Element in Plane Stress Analysis》中首次提出有限单元法，此后，有限单元法的理论得到迅速发展，并广泛应用于各种力学问题和非线性问题，成为分析大型复杂工程结构的强有力手段。

Abaqus提供两种接口：

1）用户子程序接口（User Subroutine）。该接口使用Fortran语言进行开发，主要用于自定义本构关系、自定义单元等。常用的用户子程序包括(V)UMAT、(V)UEL、(V)FRIC、(V)DLOD等。

2）Abaqus脚本接口（Abaqus Scripting Interface）。该接口是在Python语言的基础上进行的定制开发，它扩充了Python的对象模型和数据类型，使Abaqus脚本接口的功能更加强大。一般情况下，Abaqus的脚本接口主要用于前处理（例如，快速建模）、后处理（例如，创建和访问输出数据库）、自定义模块（例如，自动后处理模块等）。

Python语言是公认的功能强大的面向对象的编程语言，Abaqus脚本接口在它的基础上又添加了许多数据类型和核心模块，因此功能更加强大。即便如此，Abaqus脚本接口仍然允许读者编写自己的模块或函数，以扩展其功能。

保留字

Python的保留字：Python语言的代码简洁，易于阅读，保留字相对较少；Python语言中不包含分号（;）、begin、end等标记，而是通过使用空格或制表键缩进的方式进行代码分隔。编写程序时，尽量不要选择保留字作为变量名、函数名等

开发工具&运行环境：

1）Python Win：【开始】→【程序】→【ActiveState ActivePython 2.6(32-bit)】→【PythonWin Editor】；运行按F5或【File】→【Debug】→【Go】

2）Abaqus运行环境：启动Abaqus/CAE，【File】→【Abaqus PDE】

※在Abaqus中编写Python源代码，可以与Abaqus/CAE进行实时互动，而且代码修改后的效果能够立即在Abaqus/CAE中得到体现，便于调试和修改。Abaqus中的PDE也提供了多种编辑、调试程序的功能，包括代码着色、自动缩进、断点设置与管理、堆栈（stack）、观察列表（watch list）等功能。

3）EditPlus编辑器：

模板代码：

#!/user/bin/python 使Python程序可以在UNIX操作系统下运行

# -* - coding:UTF-8 -*- 设置编码集为UTF-8，使得编写Python代码过程中可以

输入中文字符

编写规则

1）合理使用注释：注释语句放在# 后；中文注释必须先添加# -* - coding:UTF-8 -*- 2）合理使用空行：空行的作用在于分隔两段不同功能或不同含义的代码，便于以后代码的维护或重构。一般情况下，变形程序代码时应该在函数与函数之间、类的方法之间、类和函数入口之间设置空行，用来表示一段新代码的开始。一般情况下，最好设置两个空行。

※空行是源代码的一部分，但不是语法的部分，不会报错。在Abaqus脚本结构中使用空行是一定要十分谨慎。如果存在嵌套循环时使用空行，一定注意空行的缩进格式。在

EditPlus编辑器下可以很清楚地看到缩进层次。如果不便于查看空行缩进，则可以将空行作为注释行进行处理，即以#开始。

3）语句的分隔：Python中可以用分号分隔语句，物理行间的分号也可以省略，但如果一个物理行中包含多个逻辑行，则需要以分号分隔。

※习惯上一个物理行只写一个逻辑行，如果逻辑行太长需要多个物理行编写，则用反斜杠“\”作为换行符，这种做法叫做“行连接”，如果逻辑行中使用了圆括号( )、方括号[ ]、大括号{ }等暗示行连接，则无需使用反斜线。

4）模块的导入方式：模块（module）指的是某些类或函数的集合，用于实现特定功能。

import

from … import …

5）命名规则：便于大型程序的协作开发

变量名：首字母一般是字母或下划线，其他字符可由字母、下划线或数字组成。定义时不得使用保留字；避免使用i、j、k等单个字母；变量名尽可能地表达

该变量的含义、定义变量时尽量避免使用缩写，方便

模块名：一般首字符是小写英文字母。扩展名为.py的文件本身就是一个模块，因此，模块名也是文件名。

类名：通常类名首字母必须大写，其他字母小写；访问类的属性和方法的表示方式为：在对象名后面跟操作符“.”。

对象名：使用小写字母。

函数名：首字母小写，并通过下划线或单词首字母大写的方式增加函数名的可读性。

对于导入模块快中的函数名，则使用模块名作为其前缀。

6）代码缩进：每行代码前输入空格或制表符来表示代码之间的层次（空格数量没有明确要求，1个即可，但习惯上每层间4空格）关系，对于Python而言，代码缩进是一种语法，如果缩进错误会抛出IdentationError异常；Python采用代码缩进和冒号“:”来区分代码块之间的层次关系。

※使用IDE开发工具或EditPlus等文本编辑软件编写代码时，编辑软件能够不起冒号并实现自动缩进，可以大大提高代码的编写效率。

数据类型

1）数字类型：

整型int：可以使用二进制、八进制、十六进制；Python能根据数值的大小自动将整型数转换为长整型，定义时更加方便。

长整形long：

浮点型float：只有双精度浮点型数据

复数类型complex：c=1+2j

布尔型数据bool：