CAE笔记丨Abaqus的Python批量随机几何二次开发建模(附案例代码)

Abaqus支持使用Python语言进行二次开发建模，用户可以利用Python代码达成特殊的建模要求。在批量随机几何建模问题中，有两个关键词：一是批量、二是随机。

1、批量建模

批量建模主要用到的技巧是循环。在此我们介绍两种常用的Python语言循环控制代码格式。

首先是while循环，也就是“当循环”。我们直接看一个例子：

i=1while i < 6:    print i    i=i+1我们观察以上代码，它的意思是：当i小于6的时候，执行print i的命令，直到while后面的条件不成立（即i大于等于6）为止。在循环前，我们给i幅值为1，每一次循环又让i在原来基础上加一，这样就实现了循环打印五个数字的效果。这里的i一般用于循环计数，自加的操作可以让它记录循环次数。

注意：while下面的执行语句要空四个格！

第二种方式是for循环，也就是“历遍循环”。还是直接看例子：

a=[1,2,3,4,5]for i in a:    print i这段代码首先定义了一个列表a，它包含五个元素，分别是1、2、3、4、5这五个整型变量。for i in a:的意思是让虚拟元素i在a中逐个变化，也就是第一次循环时，i=1，第二次循环时，i=2，依次把五个元素历遍后循环终止。这段代码的实现效果与第一段代码相同。

同样需要注意，for下面的执行语句也要空四个格！

2、随机建模

随机建模主要用到的技巧是产生随机数字。这就要用到Python的随机模块random了。我们首先输入import random引入随机数模块，然后就可以使用这个模块下面的方法来产生随机数了。这里，我们介绍三个常用的函数：random.random()        #生成0-1的随机小数random.uniform(a,b)   #生成a-b之间的随机小数random.randint(a,b)    #生成a-b之间的随机整数使用这些函数，就能产生我们需要的随机数了。

3、应用举例

下面我们用一个实例来说明建模的具体过程。这里我们希望建立一个100*50*10的方板，然后在上面随机位置打10个孔，孔的直径在2-10之间随机变化。我们首先打开Abaqus cae软件，创建带一个孔的方板来提取对应代码。

点击工具栏左上角的“create part”按钮创建部件。

然后在对话框中保持默认，单击“continue”进入二维草图。

在草图界面绘制一个长宽为100*50的矩形，在中间创建一个直径为10的圆。

单击“done”后，在对话框输入拉伸深度为10，单击OK。

如此，我们就获得了带一个圆孔的方板。

下面，我们在Abaqus的工作目录下面找到后缀名为rpy的文件，里面记录了刚才所有操作的Python代码。将它以文本格式打开后，提取建模过程的有效代码如下：

from abaqus import *

from abaqusConstants import *

s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__',

sheetSize=200.0)

g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints

s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)

s.rectangle(point1=(0.0, 0.0), point2=(100.0, 50.0))

s.CircleByCenterPerimeter(center=(50.0, 25.0), point1=(50.0, 30.0))

p = mdb.models['Model-1'].Part(name='Part-1', dimensionality=THREE_D,

type=DEFORMABLE_BODY)

p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']

p.BaseSolidExtrude(sketch=s, depth=10.0)

s.unsetPrimaryObject()

p = mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']

session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=p)

del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']

可以发现，其中标红的两句为创建矩形和圆形的命令。圆形给出了圆心坐标和圆上一点的坐标。我们可以对这行代码稍加修改，完成批量随机几何建模。讲圆创建的代码改为：

i=0

while i < 10:

zhijing=random.uniform(2,10)

x_center=random.uniform(zhijing,100-zhijing/2)

y_center=random.uniform(zhijing,50-zhijing/2)

s.CircleByCenterPerimeter(center=(x_center, y_center), point1=(x_center, y_center+zhijing/2))

i=i+1

这样就实现了圆心位置随机，直径在2-10之间随机的10个圆的绘制。这里用到了random模块，所以不要忘了在整个程序前面加上import random。

我们重启Abaque后，单击菜单栏中的“file”，然后点击Abaqus PDE进入python开发环境。新建一个文件后，复制以上改好的代码，注意空格的格式，确认无误后保存。

将运行位置选项卡“run in”后面点选为“kernal”。最后单击右箭头“play”按钮测试运行效果。

这时，我们发现，有时程序可以正常运行，而有时确无法运行。当我们把循环次数增加时，例如打50个孔，则几乎无法正常实现。这是为什么呢？

这是由于我们没有对孔的重合进行检验，造成圆与圆之间相互重叠交叉，无法完成拉伸动作。那么如何避免这种情况的发生呢？