ABAQUS odb数据解析系列文章---场变量

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“ 这篇文章主要探讨odb结果文件位移值和应力值的存储方式。”

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链接odb文件

可以使用ABAQUS提供的odbAccess内部的openOdb, 打开指定目录的odb文件, 如:

from odbAccess import openOdbfile = r"W:\CAE Project\2021\2021-04-06-G2021houqiao\Job-G202-versus.odb"o = openOdb(path = file)

将openOdb的返回值赋予变量o, 该变量(或者说对象)存储了odb内所有的数据, 一切后处理的二次开发均是针对该对象的操作.

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场变量的存储

以通用隐式分析步为例, 位移值与应力值均属于场变量, 每一个step的每一个increment都输出属于自己的场变量结果, 而increment在odb中对应的是frames:

steps = o.steps#根据step名称获取对应的stepstep = steps["Step-6p0"]#假设我们只关心该step最后一个增量步的结果 f1 = step.frames[-1]#使用这个方法查看对象内部属性 f1.__members__

['associatedFrame', 'cyclicModeNumber', 'description', 'domain', 'fieldOutputs', 'frameId', 'frameValue', 'frequency', 'incrementNumber', 'isImaginary', 'loadCase', 'mode']

从上面的输出结果可以看出, 在对象f1内存在我们想要提取的目标数据存储的位置fieldOutputs, 我们来获取这个属性, 并使用prettyPrint进行预览:

fop = f1.fieldOutputsfrom textRepr import prettyPrintprettyPrint(fop)"""{'AC YIELD': 'FieldOutput object',  'CF': 'FieldOutput object',  'CM': 'FieldOutput object',  'COPEN    ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'COPEN    ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'COPEN    ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'COPEN    ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'CPRESS   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CPRESS   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CPRESS   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'CPRESS   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'CSHEAR1  ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSHEAR1  ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSHEAR1  ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'CSHEAR1  ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'CSHEAR2  ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSHEAR2  ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSHEAR2  ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'CSHEAR2  ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'CSLIP1   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSLIP1   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSLIP1   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'CSLIP1   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'CSLIP2   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSLIP2   ASSEMBLY_SURF-GROUND-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-GROUND-MASTER': 'FieldOutput object',  'CSLIP2   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-1/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-1': 'FieldOutput object',  'CSLIP2   ASSEMBLY_SURF-LOAD-SLAVE-2/ASSEMBLY_SURF-LOAD-MASTER-2': 'FieldOutput object',  'LE': 'FieldOutput object',  'PE': 'FieldOutput object',  'PEEQ': 'FieldOutput object',  'PEMAG': 'FieldOutput object',  'RF': 'FieldOutput object',  'RM': 'FieldOutput object',  'S': 'FieldOutput object',  'U': 'FieldOutput object',  'UR': 'FieldOutput object'}"""

可以看出所有的输出场变量均在其中

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位移值

在有限元理论中, 仿真计算结果的位移值是存储在节点内的, ABAQUS也不例外, 其位移结果是按节点存放的. 我们获取位移结果:

fopU = fop['U']prettyPrint(fopU)"""({'baseElementTypes': 'tuple object',   'bulkDataBlocks': 'Sequence object',   'componentLabels': 'tuple object',   'description': 'Spatial displacement',   'isComplex': OFF,   'locations': 'FieldLocationArray object',   'name': 'U',   'type': VECTOR,   'validInvariants': 'tuple object',   'values': 'FieldValueArray object'})"""

可以观察到此次的打印类型与上一次并不一致, prettyPrint(fop)打印结果是{}, 而prettyPrint(fopU)打印结果是({}), 我们查看他们各自的类型可以知道:

fop为Repository类型, 可以通过键值获取
fopU为FieldOutput类型, 可以通过属性获取

所以我们可以查看该帧一共有多少节点数据:

len(fopU.values) # 如果这里不小心输出了fopU.values, 由于数据量太大, 可能导致ABAQUS卡死

到这里还没有最终完成位移值的探索, 因为我们还没有获取到位移值, 我们查看fopU.values的类型为FieldValueArray, 那么它就应该支持索引取值(其必然继承python的array), 我们考察其第100个对象:

vtest = fopU.values[100]prettyPrint(vtest)"""({'baseElementType': '',   'conjugateData': None,   'conjugateDataDouble': 'unknown',   'data': 'ndarray object',   'dataDouble': 'unknown',   'elementLabel': None,   'face': None,   'instance': 'OdbInstance object',   'integrationPoint': None,   'inv3': None,   'localCoordSystem': None,   'localCoordSystemDouble': 'unknown',   'magnitude': 7.98967,   'maxInPlanePrincipal': None,   'maxPrincipal': None,   'midPrincipal': None,   'minInPlanePrincipal': None,   'minPrincipal': None,   'mises': None,   'nodeLabel': 1,   'outOfPlanePrincipal': None,   'position': NODAL,   'precision': SINGLE_PRECISION,   'press': None,   'sectionPoint': None,   'tresca': None,   'type': VECTOR})"""

经过对每个属性的研究可以得出, magnitude存放位移值, data存放全局坐标系下的各位移分量值:

vtest.magnitude# 8.06194400787354vtest.data# array([0.0241295695304871, 0.487015426158905, 8.04718399047852], 'f')

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应力值

ABAQUS的计算结果的应力值存放在积分点处, 而积分点是按照单元组织的, 所以可以间接的认为应力值存放于单元内部. 我们获取应力结果:

fopS = fop['S']prettyPrint(fopS)"""({'baseElementTypes': 'tuple object',   'bulkDataBlocks': 'Sequence object',   'componentLabels': 'tuple object',   'description': 'Stress components',   'isComplex': OFF,   'locations': 'FieldLocationArray object',   'name': 'S',   'type': TENSOR_3D_PLANAR,   'validInvariants': 'tuple object',   'values': 'FieldValueArray object'})"""

可以发现其类型与fopU一致均为FieldOutput, 然后我们采取与位移值相同的处理方法:

stest = fopS.values[100]prettyPrint(stest)"""({'baseElementType': 'S3R',   'conjugateData': None,   'conjugateDataDouble': 'unknown',   'data': 'ndarray object',   'dataDouble': 'unknown',   'elementLabel': 101,   'face': None,   'instance': 'OdbInstance object',   'integrationPoint': 1,   'inv3': 91.7217,   'localCoordSystem': 'tuple object',   'localCoordSystemDouble': 'unknown',   'magnitude': None,   'maxInPlanePrincipal': 169.491,   'maxPrincipal': 169.491,   'midPrincipal': 72.7809,   'minInPlanePrincipal': 72.7809,   'minPrincipal': 0.0,   'mises': 147.271,   'nodeLabel': None,   'outOfPlanePrincipal': 0.0,   'position': INTEGRATION_POINT,   'precision': SINGLE_PRECISION,   'press': -80.7574,   'sectionPoint': 'SectionPoint object',   'tresca': 169.491,   'type': TENSOR_3D_PLANAR})"""

其具体数据的获取方法也与位移值相同.

第5部分的正文内容从这里开始。

来源：SimCoder

System Abaqus 二次开发通用 python 理论

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首次发布时间：2023-02-02