Python输出Abaqus有限元模型单元、节点数据

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在Abaqus/CAE中使用Python处理Abaqus的模型mdb、结果odb非常方便。苏景鹤的《ABAQUS Python二次开发攻略》写的非常好。

开始正文之前，先讲两个小故事。

No.1

去年某985高校的老师到我所结题，抱着ask costs nothing的心态，请教了十几个问题，场面一度很尴尬。虽然我的问题有些难答，为了缓和气氛，我说“X教授不要笑话我无知，这个问题还挺有意思的。”经过一个多小时的交流，从中得知该老师团队用犀牛处理几何模型和有限元模型。但是对于我们的课题，其处理方法却是错的（局部细节，无碍全局），只有我自己清楚，没敢继续发问，否则结不了题，不好给所领导交差。

No.2

截止2月23日，2020年复工两周了，上了13天班，算上晚上加班，也有14个工作日的工作量了。为了今年1个亿的小目标，型号团队也够拼的。期间得知合作的985高校也用犀牛处理模型，想学学不来，就试试能不能用Abaqus完成部分工作。

1 任务分析

从某极小众软件的用户手册中看到下面一段文字，推荐用犀牛（Rhinoceros）处理模型得到raw文件。

上文中raw文件格式要求大致如下：

1）模型外表面用三角形单元划分网格；

2）单元法向指向模型外侧；

3）单元节点逆时针顺序（右手螺旋法则）；

4）raw文件每行记录一个单元3个节点的坐标，即9个数据。

2 模型准备

走在成为土肥圆路上的CAD/CAE工程师以板锥圆（半球）为例获取raw文件。

在Creo中创建装配，包含3个零件。为了导出时各零件底面坐标统一，将3个零件挤到一起装配。模型单位为mm，几何为实体。

将上图Creo装配模型导出为stp文件，然后导入到Abaqus的Parts中，导入模型时缩放系数0.001，即模型在Abaqus中的长度单位为m。Creo装配中的每个零件成为Abaqus中的单个部件，Abaqus中部件名称有所变化，可以重命名。

3 处理模型

3.1 抽壳

在Abaqus中对导入的实体模型抽壳，即删除几何实体，只保留外表面。使用RemoveCells( )完成，Python脚本如下。

上图中Python脚本将Abaqus中所有部件抽壳，把模型切开看看抽壳效果，如下图。

3.2 划网格

使用下面的Python脚本对所有部件划分三角形网格。可以定义网格尺寸，下图中网尺寸0.05m。

若将上图19~22行改为下图所示语句，可以对单个部件划分网格。

3.3 检查网格法向

在Abaqus/CAE的Mesh模型查看面的法向，也是单元法向，单元的节点绕法向逆时针排列。下图中棕色面法向为正方向。符合法向朝外的要求。

3.4 创建和旋转装配实例

对于飞行器，飞行姿态通常用俯仰、偏航、滚转3个角度描述。一个部件的姿态在装配中体现是比较方便的。因此在装配中，可以对部件平移和旋转。下面Python脚本在Abaqus中对指定的部件、指定的转轴、指定的角度创建并旋转装配实例。

使用圆板部件创建并旋转后的装配实例如下图所示。

3.5 读取数据并写入raw文件

下面Python脚本将Abaqus装配中所有实例的节点坐标数据写入到Data-XXX.raw文件，为了验证数据准确性，同时将单元编号、节点编号、节点坐标数据写入到Ref-XXX.raw文件。文件中第一行数据为1，第2行数据为单元数，第3行开始每行为一个单元的数据（单元编号、节点编号、节点坐标）。节点坐标取到小数点后6位，即微米。

对于航天器的分析，几何尺寸以米计，分析精度要达到微米、微弧度（或角秒）才能考核指标符合性，难！