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Matlab-python-ABAQUS数据交互及联合使用
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。 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.m %向abaqus提交计算文件 %libing403，2017-05-07 function [ output_args ] = runabaqus(Path,userFile,InpFile,cpus) %runabaqus Summary of this function goes here %ABAQUS提交计算的命令，inp文件，用户子程序，cpus数目等 inputFile=['abaqus job=',InpFile,' user=',userFile,' cpus=',cpus]; t0=tic;%开始计时 MatlabPath=pwd();%记下当前Matlab目录， cd(Path);%进入Abaqus目录，即inp文件所在目录 [ output_args ] =system(inputFile);%通过系统调用，运行ABAQUS，提交计算文件 pause(5) cd(MatlabPath);%返回Matlab工作目录 if (exist([Path,'\',InpFile,'.lck'],'file')==2) %若提交成功，则检测计算时间 while exist([Path,'\',InpFile,'.lck'],'file')==2 t=toc(t0); h=fix(t/3600); m=fix(mod(t,3600)/60); sec=fix(mod(mod(t,3600),60)); pause(1) fprintf('----------ABAQUS calculating----------\n time costed %d:%d:%d\n',... h,m,sec); end fprintf('----------ABAQUS complete----------\n time costed %d:%d:%d\n',... h,m,sec); else %若提交计算出错，则输出错误信息 fprintf('\n runabaqus erro:InpFile submmit failed\n') end end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： %操作ABAQUS，监测计算流程 %libing403，2017-5-6 clc clear %inp 文件 Path='F:\security folder\ABAQUS WORKING\inversion_per';%指定文件所在目录 InpFile='unixial-inversion-per';%不需要后缀名inp userFile='usfeld';%用户子程序 cpus='1';%计算使用的cpu个数 runabaqus(Path,userFile,InpFile,cpus);%运行abaqus进行计算 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 #! /user/bin/python #- -coding: UTF-8-*- #odbHistoyOutput.py # 本脚本的功能是按照req.txt文件指定的要求，读取输出数据库 *.odb的历史数据 #libing403，2017-5-7 #导入abaqus odbAcess模块 from odbAccess import * import time #获取matlab指定的数据库，部件名，节点，特定结果的信息 f=open('req.txt','r') req=f.readline() f.close() req=req.split(',') path=req[0]+'/'+req[1] step=req[2] instance=req[3] node_set=req[4] ReqData=req[5] #输出提示信息 fmeg=open('pylog.txt','w') meg='------------------------------------------------------------------\n' meg=meg+'odb_HistoryOutput message:\n' meg=meg+time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))+'\n' meg=meg+'read '+node_set+' '+ReqData+' from \n'+path print meg fmeg.write('%s\n'%meg) #打开odb数据库 odb = openOdb(path=path) #输出提示信息 meg='open odb successfully\n' fmeg.write('%s'%meg) print meg #创建变量表示第n个分析步 step_n=odb.steps[step] # 创建变量表示第1个分析步的最后一帧 lastFrame = step_n.frames[-1] #获取历史输出区域 region =step_n.historyRegions[node_set] #输出提示信息 meg='get nodes sets successfully\n' fmeg.write('%s'%meg) print meg # 获取结果 GetData=region.historyOutputs[ReqData].data DataFile=open(ReqData+'.txt','w') for time,Data in GetData: DataFile.write('%10.4E %10.4E\n'%(time,Data)) DataFile.close() #输出提示信息 meg='get data successfully\n' fmeg.write('%s'%meg) print meg fmeg.close()这个脚本主要是读取ABAQUS历史输出数据，读取场输出数据可以进行修改实现。 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.m %运行python脚本，读取odb数据库的历史输出 %libing403，2017-05-07 function get_history_output(Path,OdbFile,step,req) % %specified part instance,node set,output %参数写入Abaqus工作目录 ReqFile=[Path,'\req.txt']; fid=fopen(ReqFile,'wt'); fprintf(fid,'%s,%s,%s,%s',Path,OdbFile,step,req); fclose(fid); %写入当前目录 ReqFile='req.txt'; fid=fopen(ReqFile,'wt'); fprintf(fid,'%s,%s,%s,%s',Path,OdbFile,step,req); fclose(fid); %execute python file system('abaqus cae noGUI=odbHistoryOutput.py');%调用python脚本 showlogfile('pylog.txt');%显示python运行的输出信息 end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： %example.m %libing403，2017-05-07 %specified part instance,node set,output req='PLATEN-1,Node PLATEN-1.5322,RF3';%指变req='PLATEN-1,Node PLATEN-1.5322,RF3';%指定部件名，节点名和读取的结果 step='Step-1';%指定读取的分析步 Path='F:\security folder\ABAQUS WORKING\inversion_per';%指定odb所在目录 OdbFile='unixial-inversion-per.odb';%指定odb文件名 %调用函数，读取odb数据 get_history_output(Path,OdbFile,step,req);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，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，那么我设置历史变量相关的节点名称是就是“Node PLATEN-1.5322”。这也是和网友一起讨论才弄懂这个问题的。 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： F:\security folder\ABAQUS WORKING\inversion_per,unixial-inversion-per.odb,Step-1,PLATEN-1,Node PLATEN-1.5322,RF3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)： 0.0000E+00 -0.0000E+00 1.0000E-02 -0.0000E+00 2.0000E-02 -0.0000E+00 3.0000E-02 -0.0000E+00 5.0000E-02 -0.0000E+00 9.0000E-02 -2.1087E+01 1.5000E-01 -7.3267E+01 2.4000E-01 -1.2684E+02 3.4000E-01 -1.8037E+02 4.4000E-01 -2.3264E+02 ...... 小结这里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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