在 Abaqus 2024 中从 Python 2 升级到 Python 3

专业Abaqus仿真与工程计算服务

专注于提供高水平的Abaqus仿真与工程计算解决方案，覆盖从模型搭建到后处理的全流程技术支持，包括但不限于：

• ABAQUS模型仿真与文献复现高精度仿真模型构建，精准复现国内外文献中的计算案例，确保科研和工程结果可比性。

• 收敛性优化与非收敛问题解决提供系统的收敛性调节策略，处理非线性大变形、接触问题及复杂边界条件下的求解难题。

• 子程序开发与定制功能扩展包括UMAT/UEL/VDLOAD等用户子程序开发，实现材料本构、损伤、断裂及热-机械耦合行为的个性化仿真。

• 复合材料与多场耦合分析精准模拟复合材料结构的损伤演化、层间分离、裂纹扩展及热应力耦合效应。

• 结构屈曲与稳定性分析提供线性与非线性屈曲分析，预测复杂结构的失稳模式及临界载荷。

• 热传递与热-力耦合分析支持稳态/瞬态热传递、热应力及多物理场耦合分析，满足工程热管理和安全评估需求。

• 岩土工程及裂纹扩展仿真基于离散元和连续介质方法模拟土体、岩石及混凝土裂纹的扩展行为，为边坡、隧道及地下工程提供可靠计算依据。

• HyperMesh & ABAQUS联合仿真优化网格划分与接触界面处理，提高计算效率与结果精度，支持复杂工程结构的整体仿真。

• 会议答疑与课程讲解面向科研与工程团队，提供模型构建思路解析、计算难点指导及仿真方案培训，快速提升团队技术水平。

您在最新版本的 Abaqus 中运行 Python 脚本时遇到问题了吗？很可能是的。也许您已经知道， Abaqus 2024需要将 Python 版本从 2 升级到 3。

从Abaqus 2024开始，CAE 中的 Python 版本为 3.10！这是期待已久的更新（从 Python 2.7 到 3.10），它进一步增强了 FEA 的可能性，并将仿真工作流程推向了新的极限。

从现在开始，我们可以利用Python 3.10 的许多特性，这些特性在 Python 2.7 中是没有的，例如：f-字符串、数据类、模式匹配、数据类型、更好的错误消息、更容易的调试、性能改进等等。

但是……正如有人所说：“能力越大，责任越大”。

这项重要更新可能需要您更新“旧”的 Python 脚本。虽然听起来很麻烦，但在大多数情况下，即使需要更改，也只是很小的改动。 

让我们深入探讨一下这次更新的影响，以及如何应对和利用它！

1. 从 Python 2 到 Python 3

Abaqus 2024在 Python 环境方面进行了重大更新。从现在起，Abaqus 将不再支持 Python 2.7，而是采用 Python 3.10！

从实际角度来看，此次更新引发的首要问题之一是：

“我还能像以前一样使用我的Python 2.7 脚本和插件吗？”

“如果我以前的 Python 2.7脚本在Abaqus 2024中无法运行怎么办？”

在这种情况下，您需要升级它们。 

升级 Python 脚本主要有两种选择。

1. 自动升级。
2. 手动升级。

1.1. 自动升级脚本

Abaqus 提供了一个转换工具，可以自动将您的脚本从 Python 2.7 升级到 Python 3。该实用程序 ( abqPy2to3 ) 可以从 Abaqus/CAE或命令行执行。

在 Abaqus/CAE 中

转到“插件”→“Abaqus”→“升级脚本…”

我们可以批量升级目录中的脚本，也可以选择单个文件进行升级。例如，图中我正在将一个脚本从 Abaqus 2019 升级到 Abaqus 2024，并且我会保留原始文件的备份。升级前，我们可以在网页浏览器中“预览更改” ：

就我而言，唯一改动的代码行是为了解决 zip 函数的一个问题。在 Python 3.10 中，  zip函数不再返回 列表，而是返回一个可迭代对象。因此，升级工具在我的脚本中进行了相应的修改，将可迭代对象显式地转换为列表。

检查完更改后，我们可以点击“升级脚本”，就完成了！

注意：会弹出一个辅助窗口，显示日志信息，其中包含进程的详细信息和备份文件的名称。

我认为，使用预览功能运行此自动升级程序是了解我们 Python 脚本中最相关更改的最佳方法。

从命令行

打开命令行并执行以下命令：

>> abaqus python -m abqPy2to3 <files/directories>

请注意，“ abaqus ”命令取决于您的 Abaqus 2024 配置（例如 abq2024、abq24 等）。此命令接受文件列表或目录列表（相对路径或绝对路径）。在后一种情况下，它将递归遍历所有子文件夹，查找 Python 文件 （扩展名为“py”）。

1.2. 手动升级脚本

极少数情况下，自动升级工具可能无法正常工作。例如，在涉及其他模块或库的复杂脚本中。这些 Python 程序需要用户手动干预。 

根据我的经验，将脚本从 Python 2 升级到 Python 3.10 时最常见的变化如下：

• print语句已被弃用，建议使用 print 函数。

# Python 2 accepts both formsprint 'Hello World!'   # print statementprint('Hello World!')  # print function# Python 3 only accepts print as a functionprint('Hello World!')

• 诸如`zip`或`dict.keys`和`dict.values`之类的函数返回的是可迭代对象而不是列表。因此，请注意，在某些情况下，您需要显式地将它们转换为列表。

# Some datapx = [0.0, 0.5, 1.0]py = [0.2, 0.6, 1.0]# === Python 2 ===points = zip(px, py)  # List: [(0.0, 0.2), (0.5, 0.6), (1.0, 1.0)]p1 = points[0]        # Index listp1, p2, p3 = points   # Unpacking listfor x, y in points:   # Iterate through the list    pass# === Python 3 ===points = zip(px, py)  # Iterable: [(0.0, 0.2), (0.5, 0.6), (1.0, 1.0)]# p1 = points[0]      # Indexing is NOT allowed in iterablesp1 = list(points)[0]  # Workaround: convert to list# p1, p2, p3 = points      # Unpacking iterable is NOT allowedp1, p2, p3 = list(points)  # Workaround: convert to listfor x, y in points:   # Iterating is allowed in iterables    pass

• 在 Python 3 中，整数除法用//表示。普通的整数除法（a/b）总是会得到浮点数！请看下面代码片段中的第一个例子。

# === Python 2 ===print(8/3)    # Output: 2print(8./3)   # Output: 2.66666666666667print(8.//3)  # Output: 2.0# === Python 3 ===print(8/3)    # Output: 2.66666666666667print(8./3)   # Output: 2.66666666666667print(8.//3)  # Output: 2.0

2. 在 Abaqus 2024 中充分利用 Python 3 的优势

如果将 Python 3.10 与 Python 2.7 进行比较，我们会发现一些新特性，这些特性将使我们的脚本更具功能性和可读性！

让我们来谈谈这些新功能：

F弦

从 Python 3.6 开始，我们可以使用所谓的f 字符串。

F-strings 允许通过{ } 占位符将变量插入字符串中。很快你就会忘记format方法了。

# Example 1 - Basic usagename = 'Peter'hello = f'Hello {name}!'print(hello)# Output: Hello Peter!# Example 2 - Format floatsfrom math import piprint(f'pi = {pi:f.6}')# Output: pi = 3.141596# Example 3 - Inline operationssome_numbers = [2, 4, 8, 16]print(f'The list contains {len(some_numbers)} items')# Output: The list contains 4 items# Example 4 - Debugging variables quickvar1 = 10var2 = 4var3 = Falsevar4 = -1e6print(f'{var1 = }')print(f'{var1 + var2 = }')print(f'{var3 = }, {var4 = :g}')# Output: var1 = 10#         var1 + var2 = 14#         var3 = False, var4 = -1e+06# Example 5 - Some tricks with stringstitle = 'Results'print(f'{title:20}:')print(f'{title:^20}:')print(f'{title:-^20}:')# Output: Results             :#               Results       :#         ------Results-------:# ---End of file---

类型提示

对于Python用户来说，这个话题听起来有点棘手，因为Python是一种动态类型语言。这是否意味着我们以后都必须指定数据类型呢？

其实不必如此。我们并非必须这样做，但我们现在有了这种选择。

我们为什么要声明变量的类型，或者函数的参数和输出呢？

声明数据类型（类型提示）有几个原因：

1. 调试。捕获一些错误变得更加容易。
2. 可读性和文档。如果我们了解函数所需的数据类型，就能更容易地理解该函数的要求，并追踪潜在的错误。
3. 改进 IDE 和代码检查功能。如果您在 PyCharm、VS Code 或类似工具中编写代码，使用类型提示时，IDE 会更加实用且响应迅速。
4. 编写代码前要三思。类型提示会迫使你提前思考你的程序：涉及的数据类型、功能方面（重载方法、多个返回类型）等等。

在中大型项目中，强烈建议使用类型提示，因为理解数据流至关重要，并且可以在调试阶段节省大量时间。

请注意，类型提示在 Python 解释器中不起作用。类型提示对解释器而言只是注释，不会提高计算效率或其他任何方面。

# Type hinting in a functiondef myfunction(x: int) -> str:    return f"Message: {x + 5}"# Type hinting of a variablevar: int = 10print(myfunction(var))# Output: Message: 15

数据类

如果你喜欢通过实现和使用自己的类来进行面向对象编程（OOP），你一定会喜欢数据类。

数据类顾名思义，就是一个专门用于表示数据的类：数据。

数据类提供了一些特定的功能，可以简化对象的创建，例如：默认值、数据的直接表示（__repr__）、属性初始化、数据保护（冻结）等等

# Import required (decorator)from dataclasses import dataclass# Declaration of the dataclass@dataclassclass importedPart:    file: str    dims: int = 3   # default value is 3 (3D)    info: str = ""  # default value is empty# Create objectmypart = importedPart(R"C:\CAD\bolt_M3x40.stp", 3, "Bolt M3x40")print(mypart)# Output: importedPart(file='C:\\CAD\\bolt_M3x40.stp', dims=3, info='Bolt M3x40')

结构模式匹配

如果你需要使用switch-case 语句，这将彻底改变你的编程体验。在此之前，我们在 Python 中只能使用 if-else 语句，直到 Python 3.10 版本才有所改变！

结构模式匹配的出现正是为了弥补 Python 中的这一缺陷，而且它确实做到了！ 

我们可以简单地用它来实现一些简单的菜单选项：

# Option written by the useroption = 'new'# Structural pattern matchingmatch option:    case 'new':        print('Creating new file')    case 'save':        print('Saving current file')    case other:        print('Unknown command: {other}')# Output: Creating new file

还有更高级的选择：

# Option written by the useroption = 'open bolted_joint_4x3_M12'# Structural pattern matchingmatch option.split():    case ['new', filename]:        print(f'Creating new file: {filename}')    case ['open', filename]:        print(f'Opening file: {filename}')    case ['quit'|'close']:  # Matches ['quit',] or ['close',]        print('Bye bye!')    case _:  # Matches anything else        print(f'Unknown command: {option!r}')# Output: Opening file: bolted_joint_4x3_M12

3. 结论

正如我们所见，Abaqus 2024 中引入 Python 3.10 会导致我们的 Python 脚本发生一些重大变化。我们需要进行测试，并在必要时进行升级。

然而，此次更新为开发用于 Abaqus 的现代 Python 脚本带来了更多优势，现在可以导入 pandas、pytorch 等现代软件包。

更重要的是，此次更新巩固了 Python 作为全球各行业有限元分析“事实上的”编程语言的地位。