ABAQUS二次開發在鋼框架結構應用研究

(河北建筑工程學院 土木工程學院 河北 張家口 075000)

引言

Python語言是一種功能強大具有解釋性、交互性和面向對象的編程語言。Python語言表達優美、簡潔，它有豐富的第三方數據庫，使得開發代碼效率非常高，可以實現如正則表

達式、文檔生成、FTP、WAV、GUI 等有關系統的操作。ABAQUS的前、后處理器為用戶提供了廣泛的功能，Python語言腳本可實現自動、重復化建模，執行參數化研究，訪問結果數據庫等。本文介紹利用Python腳本對鋼框架后處理的二次開發。

一、二次開發方法

ABAQUS 提供了用于二次開發的腳本接口，該接口基于Python語言，極大豐富了ABAQUS的功能。ABAQUS 腳本接口是Python語言的一個擴展，可以使用Python語言編制腳本接口可以執行的程序，從而實現自動化重復性的工作、創建和修改模型數據庫、訪問數據庫的功能。

ABAQUS二次開發有如下幾種途徑:(1)用戶子程序可以開發新的模型,控制ABAQUS計算過程和計算結果；(2)通過環境初始化文件可以改變ABAQUS的許多缺省設置；(3)通過腳本繞過內核直接實現前處理建模和后處理分析結果提取；(4)利用GUI腳本創建新的圖形用戶界面實現人機交互。

編寫好的腳本文件在ABAQUS的執行過程表示為：ABAQUS自帶的Python解釋器解釋腳本語言；通過內核執行腳本命令并生成inp文件；賦予分析器有限元計算命令文件；最后在本地文件夾中生成結果文件，流程如圖1所示。

Python語言編碼導入ABAQUS軟件中的途徑有：(1)在ABAQUS/CAE命令流端口CLI中直接將編碼打進去按回車；或者直接編寫讀取外部腳本的命令：execfile(‘文件名’)。(2)利用Run Script功能鍵導入外部腳本，在 ABAQUS剛啟動時界面或者菜單欄中都可找到。(3)在啟ABAQUS/CAE時在命令窗口輸命令啟動腳本：abaqus cae script =文件名。其中第(2)(3)種方法得到結果較為迅速，因為方法(1)編碼還需要通過內核翻譯。

圖1 腳本語言環境通信關系

二、算例

設計某三層鋼框架，各層梁、柱為工字型鋼且各層梁柱尺寸都相同，樓板為混凝土現澆內部未放置鋼筋。模擬鋼框架地震作用，在底柱末端施加x方向的地震波研究梁柱受力情況。耗能一定程度上體現了該樓層的受力情況。

利用Python語言腳本可快速提取個層柱的塑性耗能分布，主要編碼如下：

from odbAccess import*

import visualization

vp=session.viewports[session.currentViewprtName]

odb = vp.displayedObject

step1=odb.steps['DZB']

lastFrame=step1.frames[-1]

All = odb.rootAssembly.instances['--'].elementSets['--']

energy = lastFrame.fieldOutputs['ELPD']

AllEnergy = energy.getSubset(region=All)

print '塑性耗能：',v.elementLabel,v.data

#得到指定部件內單元的耗能列表

若想得到某個樓層所以柱單元塑性耗能和，輸入如下代碼實現：

sum=0

for v in AllEnergy.values:

sum = sum + v

print'總塑性耗能：',sum.data

通過上面Python語言腳本得到的各層柱單元耗能總和從一層開始分別為：1985978.0、684433.5和94595.1。可以發現底層柱耗能最大，第二層其次，頂層柱的耗能最小，固底層柱受到的作用力更大，是抗震的關鍵。

三、結論

本文敘述了用Python語言腳本對ABAQUS進行二次開發，實現后處理數據的提取和計算，得到鋼框架各樓層塑性耗能的總和來分析樓層受力情況，對分析結構抗震有重要意義。