曹金凤博士：《Python语言在Abaqus中的应用》高级培训班七月线下开班

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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曹博士2019年线下培训

导读：几个月前，朋友私信留言：“公司新招聘的几名员工想参加《Python语言在Abaqus中的应用》高级培训课，啥时可以办一期呀？”。讲真，这学期3门课，其中两门新课，再加上毕业设计和研究生指导工作，平时实在太忙没时间。但既然是老朋友邀请开班，还让多名新员工都来学习，我岂有拒绝之理，答应暑假挤时间办一期，届时也欢迎天南海北、志同道合、有Abaqus软件二次开发需求的朋友一起交流和学习，详细安排见文末。

Python 语言是一种动态解释型面向对象的编程语言，1989 年由 Guido van Rossum 开发，并于 1991 年年初发表。Python 语言功能强大、自由便捷、简单易学，支持面向对象编程，已逐渐受到越来越多读者的关注。我将对其基础知识进行系列连载，希望能够为广大工程师和博硕研究生的学习起到一定帮助！如果觉得对你的学习有用，在文章末尾点赞，在看和分享到朋友圈，我赠送您2003-2019达索公司年会系列论文集（点击附件下载）。

二、Python 语言的特点

Python 语言已经诞生20年，它的简洁性和易用性使得程序的开发过程变得十分简单，特别适用于快速应用开发。随着 Python 语言的不断优化以及计算机硬件技术的迅猛发展，已经越来越受到软件开发者的重视。

本节将介绍 Python 语言的8个重要特征：

1）面向对象性

面向对象的程序设计可以大大降低结构化程序设计的复杂性，使得设计过程更贴近现实生活，编写程序的过程就如同说话办事一样简单。面向对象的程序设计抽象出对象的行为和属性，并把行为和属性分开后，再合理地组织在一起。Python语言具有很强的面向对象的特性，它消除了保护类型、抽象类、接口等元素，使得面向对象的概念更容易理解。

2）简单性

Python 语言的代码简洁、易于阅读、保留字较少，Python 2.7 版本所有的保留字如表1所示（按照英文字母排序）。与 C 语言不同，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。

表1-1 Python 2.7 版本所有保留字

3）健壮性

Python 语言提供了优秀的异常处理机制，能够捕获程序的异常情况。它的堆栈跟踪对象功能能够指出程序出错的位置和出错的原因。异常处理机制能够避免不安全退出，为程序员调试程序提供了极大的帮助

4）可扩展性

Python 语言是在 C 语言的基础上开发的，因此可以使用 C 语言来扩展 Python 语言，或者为 Python语言添加新的模块、类等。大型非线性有限元分析软件 Abaqus 就是在 Python 语言的基础上，扩展了自己的模块（例如，Part 模块、Property 模块等）。同样，Python 语言也可以嵌入到 C、C 语言中，使得程序具有脚本语言的特性。例如，如果希望保护某些算法，可以使用 C 语言或 C 语言来编写算法程序，并在 Python 程序中使用它们。

5）动态性

在Python语言中，直接赋值就可以创建一个新的变量，而不需要单独声明，这与JvaScript、Perl 语言等类似。

6)内置的数据结构

Python 语言提供了一些内置的数据结构，比如元组、列表、字典等。这些内置的数据结构可以简化程序设计。

7)跨平台性

使用 Python 语言编写的应用程序可以在 Windows、UNIX、Linux 等不同操作系统下运行。在一种操作系统上编写的 Python 语言代码只需要做少量修改，就可以移植到其他操作系统中，具有很强的跨平台性。

8)强制类型

Python 语言是一种强制类型语言，变量被创建后将会对应某种数据类型。Python 语言将根据赋值表达式的内容决定变量的数据类型，同时在内部建立了管理变量的机制，出现在同一个表达式中不同类型的变量需要进行类型转换。

二、运行 Python 脚本的方法

运行 Python 脚本的方法主要有3种，它们分别是：使用交互式命令行、执行脚本程序源文件和植入其他软件（例如，Abaqus/CAE）。下面使用这3种方法来输出。

1、使用交互式命令行

在 Windows 操作系统下，单击【开始】【程序】【Dassault System SIMULIA Abaqus CAE 2018】【Abaqus Command】，在 Abaqus 的命令行窗口中输入 abaqus python 命令，可以启动交互式命令行窗口，如图1所示：

图1 在 Abaqus 命令行窗口中访问 Python 解释器

如果计算机中成功安装了 Python 软件，按照下列操作步骤也可以启动命令行程序：单击【开始】【程序】【Python 2.7】【Python（command line）】，则弹出如图2所示的 Python 命令行窗口：

图2 启动 Python 命令行窗口

在 DOS 窗口中输入 Python 也可以启动交互式命令行，如图3所示：

图3 在 DOS 窗口启动交互式命令行

☞ 提示：符号“>>>”是 Python 语句的提示符。对于 Windows 操作系统，同时按下 Ctrl z可退出提示符；对于 Linux/BSD shell 操作系统，同时按下 Ctrl d 可退出提示符。

2、执行脚本程序源文件

如果通过脚本程序源文件来输出的大小，首先应该编写代码（test1.py），程序的源代码如下：

有两种执行脚本文件 test1.py 的方法：

1）借助于Abaqus 软件中带的 Python 解释器来运行源文件。在Abaqus 默认工作路径（笔者的默认工作路径为 C:\temp）下输入如图4所示的命令：

图4 在 Abaqus 自带的 Python 解释器下运行

2）在Python 解释器中运行源文件。此时，可以在DOS 窗口中输入如图5所示的命令：

图5 在 DOS 窗口中运行

建议选择源文件的方式来编写 Python 程序。编写 Python 脚本文件时，编辑器的好坏将直接影响到程序编写的效率和质量。好的编辑器应该满足下列2个基本要求：

（1）要包含语法加亮功能，该功能可以将 Python 程序的不同部分标以不同的颜色，方便修改和编写程序，也使得程序形象易读；
（2）执行的高效性，对于大型程序，需要编辑器具有较高的读入/写出效率。

对于 Windows 操作系统，建议选用 Editplus 、UltraEdit 或 IDLE 编辑器，它们除了具备语法加亮功能之外，还提供了许多便捷的其他功能。尽量不要使用记事本来编辑 Python 源文件，它既不包含语法加亮功能，也不支持文本缩进，而且大型代码文件的读写效率也很低。

3、植入Abaqus/CAE 软件

在 Abaqus/CAE 的命令行接口中，输入如图6所示的代码，也可以输出的值。

图6 在Abaqus/CAE的命令行接口中实现

三、Python 编码规则

接下来，聊聊Python的编码规则，对于同一问题同一算法，如果选择不同的编程语言来实现，则编写的代码各不相同，这是因为：每种编程语言都有独特的编码规则。

1、合理使用注释

一个好的程序代码中往往都包含这些信息：算法介绍、各变量的含义、编写者、编写时间等，这些信息称为注释。注释是代码的一部分，起到了对代码补充说明的作用。程序代码越复杂，就应该包含越多的注释行，最好的做法就是：在定义每个函数、每个类、执行某个功能之前都加上适当的注释，提高程序的可读性和移植性。

Python 代码中的注释包括两种情况：

（1）如果只对某行代码进行注释，使用“#”号进行标注，“#”后面紧跟注释内容，按下回车键作为注释行的结束。例如；

mathscore = 100    #  数学成绩

（2）如果需要对一段代码进行注释，只需都以“#”号开始即可，如图7所示。例如：

图7 用“#”对多行代码进行注释

还可以使用三重引号对一段文字或多行代码进行注释，如图8所示。调试代码的过程中，合理使用注释行，可以大大提高代码调试效率。

图8 用三重引号对多行代码进行注释

如果要使用中文注释，则必须在 Python 代码的开始位置加上注释说明语句 # -*- coding: UTF – 8 -* -；如果 Python 代码可能在 Windows 操作系统以外的平台下运行，则需要在开始位置加上注释说明语句 # ! /user/bin/python。

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，编写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。一般情况下设置两个空行。

3、语句的分隔和连接

C 语言和 Java 语言必须以分号作为语句结束的标识。Python 语言也支持分号作为语句的标识，但分号可以省略，它主要通过换行来识别语句的结束。

例如，下列两条语句是等效的，输出结果都是 this is a banana。

Python 语言中的代码行分为物理行和逻辑行两类：物理行指的是编写程序时看到的行，而逻辑行指的是Python 语言能够识别的单个语句。如果一个物理行包含多个逻辑行，此时需要使用分号（;）进行分隔。例如：

 x = 1; y = 2; z = 3

上述代码也可以写为：

x,y,z=1,2,3

即：同时为x、y、z赋值1，2，3读者在编写 Python 代码时，建议每个物理行只编写一句逻辑行，使得程序更加简洁易读。如果逻辑行太长，则可以在多个物理行编写一个逻辑行，Python 语言使用反斜线“\”作为换行符，这种做法称为“行连接”。

例如：

str = 'This is a string.\This line continues the first string.'    print str

l 第1行代码和第2行代码之间使用了反斜线“\”进行连接，输出结果为：

This is a string. This line continues the first string.

三、我的Python线下高级培训班

1、培训时间：

培训报到：7月19日（全天）
培训日期：7月20-21日（全天）
具体时间：9：00-12：00和14：00-17：00

2、培训方式：线下，培训地点详见报到通知（请联系仿真秀客服）

3、培训讲师：

曹金凤，仿真秀优秀讲师，工程力学专业博士，Abaqus青岛培训中心主任，从事计算固体力学、数值模拟、二次开发等方面的研究工作，具有17年Abaqus软件有限元分析经验。负责或作为主要参加人完成科研项目以及企业横向研究课题45项；出版《Abaqus有限元分析常见问题解答》（第1著者，Abaqus畅销书，累计印次重印8次，销量18000册，目前仍在售）和《Python语言在Abaqus中的应用》（第1著者，Abaqus畅销书，累计印次6次，销量10000册，目前仍在售），一直对外提供技术咨询服务，拥有含橡胶材料（轮胎、密封条、封隔器等）等项目的Abaqus分析经验，组织Abaqus软件基础培训、Python语言二次开发培训、橡胶材料有限元分析培训45场，学员近千人。

3、培训费用：