Matlab、Python与ABAQUS的数据交互实战

在Matlab可以方便地实现各种优化算法，ABAQUS可以方便地进行有限元建模及求解，有时候两者结合可以更方便做一些自己想做的事，例如通过遗传算法，神经网络等算法进行参数反演，确定本构模型的参数。ABAQUS/CAE的内核语言是Python，通过Python可以方便地读取ABAQUS的结果数据库odb的数据。这里介绍一些关于如何进行三者的交互，编写交互的方法与经验。关于ABAQUS中odb的数据结构这里就不多说，参考相关书籍。通过matlab提交inp文件给ABAQUS计算

可以在matlab里面直接通过系统调用向ABAQUS提交计算文件及相关计算参数，包括用户子程序，cpu数量等。下面是一个函数接口。

接口函数例子：runabaqus(Path,UserFile,InpFile,cpus):

   这是一个Matlab接口函数，同时也是实现程序。功能是根据指定参数向ABAQUS提交计算文件，并监测ABAQUS计算过程。参数列表(Path,userFile,InpFile,cpus)含义分别为：

   1）Path：inp计算文件所在的绝对路径。

   2）UserFile：用户Fortran子程序，如果有子程序就给子程序的文件名，没有的话就不要这个参数，把runabaqus的一行代码inputFile=[‘abaqus job=’,InpFile,’ user=’,userFile,’ cpus=’,cpus]，改为inputFile=[‘abaqus job=’,InpFile,’ cpus=’,cpus]。

   3）InpFile：inp计算文件的文件名。

   4）cpus：指定ABAQUS求解器使用的cup数量。

其实只需一条命令，system(abaqus job=Inpfile )就可以完成提交计算文件，其他都是辅助，使接口函数适用性更好，把实现方法封装起来。有了接口函数，在matlab定义好相关参数，调用接口就行。

应用例子：

   —matlab利用python脚本读取odb数据

思路是：matlab把读取数据的要求写入个txt文件（这里是req.txt），调用python脚本，python脚本读取odb的结果数据，并写入另一个txt文件(这里是RF3.txt)，matlab再从txt文件读取数据。首先编写python接口函数，实现从odb提取特定的结果数据。

例子：读取一个参考点的反力RF3
这是一个python程序，是get_history_output接口的功能实现程序，被get_history_output接口函数调用。其功能是读取req.txt里的参数，按照设定的参数读取odb数据库，并把结果写入”结果关键字.txt”文件，例如读取的是反力RF3时，其结果会被写入”RF3.txt”文件，以供其他程序使用。

有了python脚本就可以在matlab里调用它来读取ABAQUS的结果数据。当然在matlab里要指定odb文件名，部件名，节点名称等信息，为了把实现封装起来，也把调用python脚本的matlab程序写成一个函数get_history_output。

调用python脚本的matlab函数：
get_history_output(Path,OdbFile,step,req)说明：

   这是一个matlab接口函数，实现程序是python程序odbHistoryOutput.py。get_history_output的功能是将用户指定的参数写入req.txt文件，调用odbHistoryOutput.py程序读取ABAQUS结果数据库odb的结果数据。(Path,OdbFile,step,req)参数列表含义分别为：

   1）Path：odb文件所在的绝对路径。

   2）OdbFile：odb数据库的文件名。

   3）step：指定读取的分析步。

   4）req：读取数据的要求，包括部件名、节点名、结果关键字，例如，req定义如下：

   req=’PLATEN-1, Node PLATEN-1.5322,RF3’；

   则指明了程序去读取部件名为PLATEN-1，节点名Node PLATEN-1.5322的反力RF3。注意，与历史变量相关的节点名是系统命名的，但是这些节点名有一定的规律，总是这样的形式“Node+空格+instance name.节点号”。

这里的参数(Path,OdbFile,step,req)是读取odb结果需要的，先把它们写入到req.txt文件，供上面的python脚本odbHistoyOutput.py读取。其中showlogfile函数显示python运行时输出的信息，这些信息保存在pylog.txt文件中。该函数的实现在另一篇博客Matlab目录操作及fgetl函数已经介绍。

那么在matlab里就可以指定odb相关信息，调用上面的函数来get_history_output获得odb数据。

应用例子：特别说明

   这里与历史变量输出的节点或节点集的名称与你在step里设置历史结果输出指定的节点名是不一样的，与历史变量相关的节点名是系统命名的，这里只有用系统命名的节点名作为参数，才能正确读取所要的历史结果输出。但是这些节点名有一定的规律，总是这样的形式“Node+空格+instance name.节点号”，例如我的模型里有一个部件叫PLATEN-1，定义了一个参考点，并把它设置为一个set，在step里设置了输出它的反力RF3，并且我知道了它的的节点号是5322，那么我设置历史结果相关的节点名称是就是“Node PLATEN-1.5322”。

   运行程序后，首先matlab把参数写入req.文件。req.txt记录了指定的相关参数，以逗号隔开，每个参数，如下：然后matlab调用python脚本odbHistoyOutput.py，读取odb数据。odb首先读取req.txt的参数，然后再根据参数去读取odb数据，把结果写入ReqData（即RF3.txt），结果包含时间和反力RF3，如下(部分省略)：
这里matlab与python脚本之间可能有比较的参数和数据需要传递，因此，我这里先把要传递的参数和数据写入特定的txt文件，然后再由另一程序去读取。其次是这里尽量把每个简单的功能写成函数，这样有助于更容易调试程序，不断添加新功能和集成。这就是增量式开发的思想。

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