《Abaqus GUI程序开发指南（Python语言）》——第一章概述1.1　简单插件实例——创建带孔板有限元模型

更新时间：2021-10-31 01:43:30

本节书摘来自异步社区《Abaqus GUI程序开发指南（Python语言）》一书中的第1章，第1.1节,作者：贾利勇 , 富琛阳子 , 贺高 , 周正光更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

第一章概述

Abaqus GUI程序开发指南（Python语言）
工欲善其事，必先利其器。对于CAE分析工程师而言，一个好的软件平台就是一把利器，基于软件平台的二次开发就是让工具更加丰富、便捷和高效。Abaqus的二次开发一般分为子程序开发和用户图形界面程序（Graphical User Interface，GUI）开发两类，有很多初学者经常把两者混淆，分不清两者的区别。Abaqus子程序开发基于Fortran语言，用户可以根据实际需求编写材料本构关系（UMAT/VUMAT）、自定义单元UEL以及其他多种子程序（UVARM、DLOAD、USDFLD等等）。用户图形界面程序开发则是基于Python语言，主要是根据需求对原有Abaqus/CAE功能组件进行扩展，开发专用的前后处理模块以及GUI工具等。本书的内容仅针对基于Python语言的GUI程序开发。在本章中，将通过一个简单的插件实例介绍Abaqus GUI程序开发的概念、作用及意义。

1.1　简单插件实例——创建带孔板有限元模型

熟悉Abaqus/CAE的人应该知道，当点击Plug-ins→Toolboxes→Examples菜单时，会弹出如图1.1所示工具条。

这是Abaqus/CAE内嵌的一个简单插件程序（plug-in），在上述窗口中输入零件名、零件宽度、高度以及圆孔半径之后，点击“OK”，则会自动在Abaqus中生成带孔板的几何模型。

该程序仅能实现带孔板的几何创建，本节将以此为基础，在源程序的基础上稍加改进，使其可实现带孔板有限元分析模型的参数化建模。图1.3为改写之后的插件程序界面示意图。下面将对该插件程序的构成进行详细介绍。

该插件程序共由4个文件组成。

（1）注册文件createPlateWithhole_plugin.py

（2）图形界面文件createPlateWithholeDB.py

（3）内核执行文件createPlateModul.py

（4）图标文件planewithhole.png

其中图标文件如图1.4所示，图标文件即为插件窗口中的示意图，Abaqus支持bmp、 gif、 png、 xpm等多种格式的图片，本实例中采用的是png格式图片，其他3个组成文件将在后面分别介绍。

https://yqfile.alicdn.com/11fec8c93bd10991f708ce3d284550d22247cdbf.png" >

上述文件均存放在随书配套资源chapter 1createPlateWithhole文件夹内。将文件夹createPlateWithhole及内部文件复制到Abaqus工作目录或者安装目录下的Abaqus_plugins文件夹下（没有的话请自行创建该文件夹），例如：

安装目录D:SIMULIA6.10Abaqus_pluginscreatePlateWithhole　　

当前工作目录D:TEMPAbaqus_plugins　

重新启动Abaqus/CAE主界面，在Plug-ins菜单下会出现名为“创建带孔板”的功能子菜单，如图1.5所示。

https://yqfile.alicdn.com/0e26a5d47d48d12e3ac92e3837ae9de05fae97c8.png ">

将图1.3中所示的参数填写完整并执行程序，可自动生成带孔板拉伸的有限元模型，并可直接将其提交计算，模型如图1.6所示。

提交计算后，可以得到图1.7所示的应力云图。

https://yqfile.alicdn.com/9f90a4ab75405157c47e6dad0ade1ddb5670f7df.png" >

1.1.1　注册文件
本插件程序中的注册文件命名为createPlateWithhole_plugin.py，其主要作用是注册插件程序以及其中的关键字等。其程序源代码如下。

#文件名createPlateWithhole_plugin.py 
#中文编码 
# -* - coding:UTF-8 -*- 
from abaqusGui import * 
from abaqusConstants import ALL 
import osutils, os 
#####################################################################
# Class definition　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
#####################################################################
class createPlateWithhole_plugin(AFXForm): 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
　　def __init__(self, owner):　　 
　　　　# Construct the base class. 
　　　　# 
　　　　AFXForm.__init__(self, owner) 
　　　　self.radioButtonGroups = {} 
　　　　self.cmd = AFXGuiCommand(mode=self, method='createPlateFunction', 
　　　　　　objectName='createPlateModul', registerQuery=False) 
　　　　pickedDefault = '' 
　　　　self.partnameKw = AFXStringKeyword(self.cmd, 'partname', 
　　　　　　True, 'part-1') 
　　　　self.widthKw = AFXFloatKeyword(self.cmd, 'width', True,100) 
　　　　self.heightKw = AFXFloatKeyword(self.cmd, 'height', True,100) 
　　　　self.radiusKw = AFXFloatKeyword(self.cmd, 'radius', True,5) 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
　　def getFirstDialog(self): 
　　　　import createPlateWithholeDB 
　　　　return createPlateWithholeDB.createPlateWithholeDB(self) 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
　　def doCustomChecks(self): 
　　　　# Try to set the appropriate radio button on. If the user did 
　　　　# not specify any buttons to be on, do nothing. 
　　　　# 
　　　　for kw1,kw2,d in self.radioButtonGroups.values(): 
　　　　　　try: 
　　　　　　　　value = d[ kw1.getValue() ] 
　　　　　　　　kw2.setValue(value) 
　　　　　　except: 
　　　　　　　　pass 
　　　　#对输入数据格式进行检查，不满足要求时提示警告 
　　　　if self.widthKw.getValue()<=0: 
　　　　　　showAFXErrorDialog(getAFXApp().getAFXMainWindow(), 
　　　　　　　　 '宽度必须为正数') 
　　　　　　return False 
　　　　elif self.heightKw.getValue()<=0: 
　　　　　　showAFXErrorDialog(getAFXApp().getAFXMainWindow(), 
　　　　　　　　 '高度必须为正数') 
　　　　　　return False 
　　　　elif self.radiusKw.getValue()<=0: 
　　　　　　showAFXErrorDialog(getAFXApp().getAFXMainWindow(), 
　　　　　　　　 '孔半径必须是正数.') 
　　　　　　return False 
　　　　else: 
　　　　　　return True　 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
　　def okToCancel(self): 
　　　　# No need to close the dialog when a file operation (such 
　　　　# as New or Open) or model change is executed. 
　　　　# 
　　　　return False 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
# Register the plug-in 
# 
thisPath = os.path.abspath(__file__)　　　　　　　 #指定路径 
thisDir = os.path.dirname(thisPath) 
toolset = getAFXApp().getAFXMainWindow().getPluginToolset() 
toolset.registerGuiMenuButton( 
　　buttonText='创建带孔板', 
　　object=createPlateWithhole_plugin(toolset), 
　　messageId=AFXMode.ID_ACTIVATE, 
　　icon=None,　　　　　　　　　　　　　　　#指定图标为空 
　　kernelInitString='import createPlateModul' ,　　#内核初始化指令 
　　applicableModules=ALL,　　#指定使用模块，默认为全部 
　　version='1.0',　　　　　　　#软件版本 
　　author='jly',　　　　　　　#软件作者 
　　description='N/A',　　　　　#软件描述 
　　helpUrl='N/A'　　　　　　#帮助文档路径指定 
)

提示

以上代码是本书中出现的第一段代码，需要提醒读者注意的是，在Python语言中，代码的缩进是一种语法，Python依靠每行代码的缩进位置来判断代码的分块、区分代码块之间的层次关系，错误的缩进位置将会导致程序执行错误，读者应对此予以特别注意，有关Python编码规则的内容请参照本书2.3节内容。
编写代码时建议使用UltraEdit或者Notepad++等文本编辑软件，本书在编写过程中采用的是Notepad++软件（免费），该软件支持Python等多种语言的语法着色。

1.1.2　图形界面文件
图形界面文件的主要作用是定义各类窗体、控件，关联控件的执行命令及对象。通过定义文本框、单复选按钮、表格等各类控件，用户可以方便地将所需参数集成到统一的图形界面下，形成友好的输入输出界面。本插件程序中的图形界面文件命名为createPlateWithholeDB.py，其程序源代码如下。

# -* - coding:UTF-8 -*- 
from abaqusConstants import * 
from abaqusGui import * 
from kernelAccess import mdb, session 
import os 
thisPath = os.path.abspath(__file__)　 #设置当前路径 
thisDir = os.path.dirname(thisPath) 
##################################################################### 
# Class definition 
#####################################################################
class createPlateWithholeDB(AFXDataDialog): 
　　#~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
　　def __init__(self, form): 
　　　　# Construct the base class. 
　　　　# 
　　　　AFXDataDialog.__init__(self, form, ' 带孔板参数化建模程序', 
　　　　　　self.OK|self.CANCEL, DIALOG_ACTIONS_SEPARATOR)　 
　　　　#创建对话框，该对话框有OK、CANCEL按键　　 
　　　　okBtn = self.getActionButton(self.ID_CLICKED_OK) 
　　　　okBtn.setText('OK') 
　　　　#定义OK按钮　　 
　　　　GroupBox_1 = FXGroupBox(p=self, text='参数', opts=FRAME_GROOVE)　 
　　　　AFXTextField(p=GroupBox_1, ncols=12, labelText='零件名 :', 
　　　　　　tgt=form.partnameKw, sel=0) 
　　　　#定义文本框 
　　　　AFXTextField(p=GroupBox_1, ncols=12, labelText='宽度(w):', 
　　　　　　tgt=form.widthKw, sel=0) 
　　　　AFXTextField(p=GroupBox_1, ncols=12, labelText='高度(h):', 
　　　　　　tgt=form.heightKw, sel=0) 
　　　　AFXTextField(p=GroupBox_1, ncols=12, labelText='半径(r):', 
　　　　　　tgt=form.radiusKw, sel=0) 
　　　　GroupBox_3 = FXGroupBox(p=self, text='示意图', opts=FRAME_GROOVE) 
　　　　fileName = os.path.join(thisDir, r'planewithhole.png')　　 
　　　　#指定示意图图标 
　　　　icon = afxCreatePNGIcon(fileName)
　　　　#创建图标 
　　　　FXLabel(p=GroupBox_3, text='', ic=icon)　　　　　　 
　　　　#定义示意图标签

1.1.3　内核执行文件
内核执行文件是插件程序的核心，其作用是驱动Abaqus/CAE执行内部命令，完成CAE建模以及数据处理等功能。本插件程序中的内核执行文件命名为createPlateModul.py，其程序源代码如下。

# -* - coding:UTF-8 -*- 
from abaqus import * 
from abaqusConstants import * 
def createPlateFunction(partname, width, height, radius): #参数调用 
　　mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name= ' __profile__' , sheetSize=200.0) 
　　mdb.models['Model-1'].sketches[ '__profile__ ' ].rectangle(point1=(0.0, 0.0), 
　　　　point2=(width, height)) 
　　mdb.models['Model-1'].sketches[ ' __profile__' ].CircleByCenterPerimeter(center=( 
　　　　width/2, height/2), point1=(width/2+radius, height/2)) 
　　mdb.models['Model-1'].Part(dimensionality=THREE_D, name=partname, type= 
　　　　DEFORMABLE_BODY) 
　　mdb.models['Model-1'].parts[partname].BaseShell(sketch= 
　　　　mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']) 
　　p = mdb.models['Model-1'].parts[partname] 
　　session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=p) 
　　del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__'] 
　　#创建几何 
　　mdb.models['Model-1'].Material(name='AL') 
　　mdb.models['Model-1'].materials['AL'].Elastic(table=((70000.0, 0.3), )) 
　　mdb.models['Model-1'].HomogeneousShellSection(name='al', preIntegrate=OFF, 
　　　　material='AL', thicknessType=UNIFORM, thickness=1.0, thicknessField='', 
　　　　idealization=NO_IDEALIZATION, poissonDefinition=DEFAULT, 
　　　　thicknessModulus=None, temperature=GRADIENT, useDensity=OFF, 
　　　　integrationRule=SIMPSON, numIntPts=5) 
　　f = p.faces 
　　faces = f.getSequenceFromMask(mask=('[#1 ]', ), ) 
　　region = p.Set(faces=faces, name='Set-2') 
　　p.SectionAssignment(region=region, sectionName='al', offset=0.0, 
　　　　offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField='', 
　　　　thicknessAssignment=FROM_SECTION) 
　　#建立材料并赋予属性 
　　session.viewports['Viewport: 1'].partDisplay.setValues(mesh=ON) 
　　session.viewports['Viewport: 1'].partDisplay.meshOptions.setValues( 
　　　　meshTechnique=ON) 
　　session.viewports['Viewport: 1'].partDisplay.geometryOptions.setValues( 
　　　　referenceRepresentation=OFF) 
　　#切换到mesh模块 
　　p = mdb.models['Model-1'].parts[partname] 
　　p.seedPart(size=4.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)　　　　　 
　　f = p.faces　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　pickedRegions = f.findAt(((width/2, 0.0, 0.0), )) 
　　p.setMeshControls(regions=pickedRegions, elemShape=QUAD,algorithm=MEDIAL_AXIS) 
　　#设定网格划分格式 
　　p.generateMesh()　 
　　#网格划分　 
　　a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=a) 
　　#切换到装配模块 
　　a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly　 
　　a.DatumCsysByDefault(CARTESIAN)　　　　　 
　　p = mdb.models['Model-1'].parts[partname] 
　　a.Instance(name=partname+'-1', part=p, dependent=ON) 
　　#创建装配实例 
　　mdb.models['Model-1'].StaticStep(name='Step-1', previous='Initial', nlgeom=ON) 
　　session.viewports['Viewport: 1'].assemblyDisplay.setValues(step='Step-1')　 
　　#创建分析步 
　　session.viewports['Viewport: 1'].view.setValues(nearPlane=335.564,　　　　　　 
　　　　farPlane=385.546, width=212.48, height=142.547, viewOffsetX=13.3712,　 
　　　　viewOffsetY=-7.13345)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　e1 = a.instances[partname+'-1'].edges　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　edges1 = e1.findAt(((0.0, height/2, 0.0), ))　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　region = a.Set(edges=edges1, name='Set-1')　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　mdb.models['Model-1'].DisplacementBC(name='BC-1', createStepName='Step-1', 
　　　　region=region, u1=0.0, u2=0.0, u3=0.0, ur1=0.0, ur2=0.0, ur3=0.0,　　　 
　　　　amplitude=UNSET, fixed=OFF, distributionType=UNIFORM, fieldName='',　　 
　　　　localCsys=None)　 
　　#施加边界条件　　 
　　edges1 = e1.findAt(((width, height/2, 0.0), ))　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　region = a.Set(edges=edges1, name='Set-2')　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　　mdb.models['Model-1'].DisplacementBC(name='BC-2', createStepName='Step-1',　　　 
　　　　region=region, u1=2.0, u2=UNSET, u3=UNSET, ur1=UNSET, ur2=UNSET, ur3=UNSET, 
　　　　amplitude=UNSET, fixed=OFF, distributionType=UNIFORM, fieldName='',　　　　 
　　　　localCsys=None) 
　　#施加位移载荷 
　　mdb.Job(name='Job-hole', model='Model-1', description='', type=ANALYSIS,　 
　　　　atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=50,　　 
　　　　memoryUnits=PERCENTAGE, getMemoryFromAnalysis=True,　　　　　　 
　　　　explicitPrecision=SINGLE, nodalOutputPrecision=SINGLE, echoPrint=OFF,　 
　　　　modelPrint=OFF, contactPrint=OFF, historyPrint=OFF, userSubroutine='', 
　　　　scratch='', multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1) 
　　#创建job

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