玩转Abaqus插件开发】让裂缝在模型里自由生长

abaqus插件打包 裂缝信息获取包括cohesive和xfem裂缝信息获取泰森多边形生成全局插入cohesive单元。 随机生成泰森多边形。 二维/三维cohesive单元全局插入可实现不受预置裂缝位置的影响而实现裂缝随机扩展模拟。 裂缝信息获取提取二维裂缝长度三维裂缝面积等做断裂仿真的兄弟应该都懂传统预设裂缝路径的方式简直反人类——现实中的裂缝哪会乖乖按你画的线走今天咱们搞点刺激的用Python给Abaqus整几个实用插件让裂缝爱怎么长就怎么长。先来点硬核的——泰森多边形生成器。这玩意儿可是搞随机网格的利器直接上菜from scipy.spatial import Voronoi import numpy as np def generate_voronoi(points_num, area_size): # 撒豆子似的生成随机点 points np.random.rand(points_num, 2) * area_size vor Voronoi(points) # 处理边界问题 lines [] for ridge in vor.ridge_vertices: if -1 not in ridge: lines.append(vor.vertices[ridge]) return lines这个函数生成的泰森多边形边缘后续可以直接转成Abaqus的线特征。注意那个ridge_vertices的处理相当于把无限大的区域给截断不然模型边界会飞出去。接下来是全局插入cohesive单元的黑魔法二维版本的核心逻辑长这样def insert_cohesive_2D(part, material): all_edges part.edges cohesive_set part.Set(edgesall_edges, nameCohesiveEdges) # 用mesh编辑大法插入cohesive mesh part.mesh for elem in mesh.elements: if elem.type CPE4: # 在相邻单元间插眼 neighbors mesh.getAdjacentElements(elem) for neighbor in neighbors: if neighbor not in processed: new_elem mesh.Element( elemTypeCOH2D4, connectivity[*elem.connectivity, *neighbor.connectivity] ) # 分配材料 section mesh.MaterialSection( nameCohesive, materialmaterial, elements[new_elem] ) return cohesive_set这里有个骚操作——直接遍历已有单元找邻居比常规的拓扑检测快得多。注意材料属性要提前定义好建议用双线性损伤模型。abaqus插件打包 裂缝信息获取包括cohesive和xfem裂缝信息获取泰森多边形生成全局插入cohesive单元。 随机生成泰森多边形。 二维/三维cohesive单元全局插入可实现不受预置裂缝位置的影响而实现裂缝随机扩展模拟。 裂缝信息获取提取二维裂缝长度三维裂缝面积等三维裂缝面积提取才是真功夫看这个ODB后处理技巧from odbAccess import openOdb def get_crack_area(odb_path): odb openOdb(odb_path) total_area 0.0 for step in odb.steps.values(): for frame in step.frames: # 抓取STATUS场输出 status frame.fieldOutputs[STATUS] for value in status.values: if value.data 0.0: # 失效的cohesive单元 element value.element # 计算三维单元表面积 coords [n.coordinates for n in element.connectivity] area 0.5 * np.linalg.norm(np.cross(coords[1]-coords[0], coords[2]-coords[0])) total_area area return total_area这个方法比官方文档教的更暴力直接通过单元失效状态来统计。注意坐标系转换的问题建议用单元局部坐标计算更准。最后打包插件的玄学别用Abaqus自带的打包工具自己写setup.py才是王道from setuptools import setup setup( nameFractureToolkit, version0.9.2, packages[fracture], entry_points{console_scripts: [fracture-cli fracture.cli:main]}, install_requires[numpy1.18, scipy1.4], package_data{fracture: [icons/*.png]} )记得把GUI图标塞进package_data里不然装完插件图标全裂。建议用PyInstaller打个独立exe用户不用配环境直接扔进Abaqus插件目录。实测用这套工具包做混凝土梁开裂裂缝路径比女朋友的心思还难预测。有个坑得提醒泰森多边形的种子点数量别超过500个不然Abaqus划分网格时会表演当场去世。建议搭配mesh种子控制在重点区域局部加密更划算。