Abaqus中处理非常数材料参数的Python技巧

在有限元计算中，可能会碰到材料参数(这里以线弹性材料弹性模量E为例)在模型中并不为常值的情况，例如，E与某一坐标相关。大家知道，abaqus材料中材料是在*section对截面属性定义的时候对单元组进行赋值的。并且GUI中也没有提供变参数的接口(这里顺路提一下，载荷是可以通过函数给出变载荷的，GUI中有接口)。这就需要我们采取一些特殊的措施。在CAE-lab前文《Abaqus中计材料参数不为常数的两种处理方法》中， 给大家介绍了‘编辑inp文件’和‘使用Umat’两种方法，这里就给大家介绍一下用python脚本实现的方法。

Python大法在abaqus前后处理中具有举足轻重地位和天然的优势，通过python给单元赋材料属性非常简单，本例中，假设每个单元的弹性模量不一样，并且是一个函数，我们的思路就是遍历所有的单元，给每一个单元定义一种材料。具体实现如下：

1.模型

以简单的Cube模型为例，如图1，注意由于我们是遍历单元赋材料，Abaqus中模型必须在划分好网格后在进行赋材料属性。

图1 网格模型图

2. python脚本

下面的代码较为简单，注释也比较清楚，本例中的E的变化是贴主随意给的，实际中E可能是各种形式，具体案例具体分析。

mymodel=mdb.models['Cube'] # 获取模型
mypart=mdb.models['Cube'].parts['Cube'] #获取part
for ele_index in mypart.elements:     #单元循环
    ele=ele_index.label                #单元编号
    node=ele_index.getNodes()          #单元节点坐标
    Matname='Steel'+str(ele)           #材料名
    mySteel = mymodel.Material(name=Matname)  #创建材料
    EE=ele*1000+100.E3 # 变化的材料参数  可以是坐标的函数 或者其他
    elasticProperties = (EE, 0.3)
    mySteel.Elastic(table=(elasticProperties, ) ) #设置材料参数
    sectionname='CubeSec'+str(ele)
    mySection = mymodel.HomogeneousSolidSection(name=sectionname,material=Matname,
    thickness=1.0)#创建section
    elements=mypart.elements[0]
    setname='set'+str(ele)
    region = mypart.Set(elements=mypart.elements[ele-1:ele], name=setname)  
    # 这里elements要为A sequence of MeshElement objects 即类型为tuple  
    mypart.SectionAssignment(region=region, sectionName=sectionname)  #赋材料属性

3.结果

赋材料后，以材料区分来显示模型，可见每个单元的材料都不一样，在模型树菜单也可以看到，python脚本建立了125种材料（共125个单元）

图2 不同单元的材料

图3 计算结果

4.总结

我们介绍的三种方法都能很好的解决材料参数不为常数的问题，编辑inp和python对单元较少时运行效率较高，但是单元较多时，Umat用起来可能更方便，大家可以都尝试一下

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