Python-sovellus Abaqus-ohjelman laskentamallin ja tulosten käsittelyyn

Abstract

Tässä työssä oli tavoitteena tutustua Python-ohjelmointikielen sekä Abaqus Scripting -käyttöliittymän käyttöön FEM-mallin ja laskentatulosten käsittelyn automatisoimiseksi ja nopeuttamiseksi. Tarkoituksena oli toteuttaa Python-sovellus, joka käsittelee FE-analyysiohjelmalla Abaqus tehtyä mallia sekä saatuja tuloksia. Python-sovelluksen haluttiin parametrisoivan mallia ja poimivan haluttuja tuloksia Abaqus-ohjelman binäärisestä tulostiedostosta. Työ toteutettiin Teknologian tutkimuskeskus VTT:llä.

Toteutettu Python-sovellus poimii Abaqus-ohjelman tulostiedostosta maksimisiirtymät ja -jännitykset sekä tarvittaessa kaikki solmusiirtymät koko mallista tai halutusta mallin osa-alueesta eri materiaaliarvoilla (kimmomoduuli ja Poissonin vakio). Sovelluksen toimivuutta tarkasteltiin useiden erityyppisten FEM-mallien avulla. Testiesimerkkien tulosten perusteella suureiden maksimiarvojen poiminta tulostiedostosta soveltuu ristikko-, kehä-, levy- ja solidimalleille sekä materiaalin parametrisointi levy- ja solidimalleille. Toteutetulla sovelluksella materiaalien parametrisointi ja tulosten poiminta yksinkertaistuvat ja nopeutuvat erillisillä laskentamalleilla ja FEM-ohjelman peruskäskyillä toteutettuihin analyyseihin verrattuna.

Sovellusta voidaan laajentaa materiaaliarvojen osalta myös muiden ominaisuuksien luomiseen sekä parametrisointiin. Lisäksi tulisi perehtyä kuormitusten ja reunaehtojen määrittämiseen Abaqus Scripting -käyttöliittymällä. Tällöin pystytään toistamaan nopeasti esimerkiksi usean pisteen kuormitus, jos mallin elementtiverkkoa tai analyysityyppiä halutaan vaihtaa.

Koska tutkimuksen kohteena olevat mallit ovat usein kookkaita, mallien laskenta suoritetaan tehokkailla palvelinkoneilla. Abaqus Scripting -käyttöliittymällä tehdyn sovelluksen skaalautumista moniytimisessä palvelinkoneessa tulisi tarkastella, jotta voidaan varmistua laskentatehon maksimaalisesta käytöstä.

Tämä versio työstä on julkinen, eikä sisällä liitteitä.

The objective of this study was to investigate the use of Python programming language and Abaqus Scripting Interface to automate and speed up the FE modelling process. The purpose was to create a Python script that modifies the model and reads the results from the binary output database generated by the FEA software Abaqus. The study was carried out in the VTT Technical Research Centre of Finland.

The script extracts the maximum displacements and maximum stresses of the FE model from the output database and the model can be parameterized with different material values (Young’s modulus and Poisson’s ratio). One can examine the values of the whole model or of parts only. In addition, it is possible to extract all node displacements of the model. The script was tested with different models and the results demonstrated the applicability of the code for truss, beam, shell and continuum models.

In the future, it is possible to make the script to support a wider range of material properties to be parameterized. Modelling of loads and boundary conditions can be performed by means of Abaqus Scripting Interface, for example, to fasten the handling of many loading conditions.

This is the public version of the study and does not include appendices.