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。
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。
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。
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