Abaqus&Paraview梦幻联动！（Python二次开发篇）

之前号内分享过一篇基于Matlab对Abaqus-odb结果文件进行modify的推文，大家有兴趣可点击阅览Matlab“稍作修改”Abaqus-odb结果！！！，本次想要分享的是如何将Abaqus产生的odb文件转入Paraview中进行后处理显示？

灵感来源

相信有的小伙伴在网上会发现有一项开源项目正是解决这个问题，地址：https://github.com/haiiliin/odb2vtk，木木也曾下载跑过几次，确实很强大，能实现的功能很多，代码量也相应较多，六百行左右吧，木木心里就想能不能搞出代码量尽可能少，能让刚接触的小白灵活使用，想输出那个量就按照自己的需求进行自定义输出，完全掌握数据格式的转化！有关vtk语法可参照推文：自编有限元程序如何与Paraview进行梦幻联动？，或者官网：https://docs.vtk.org/en/latest/。

本次推文会先教大家使用开源的odb2vtk函数，然后从小白的角度带着大家一步步编写属于自己的odb2vtk函数。

odb2vtk使用方法

按照原作者给出的使用方案需要我们将odb2vtk函数文件放至Abaqus的Python文件夹下，如：C:\SIMULIA\EstProducts\2022\win_b64\code\python2.7\lib：

接下来就是在命令提示符中输入以下命令：

>>Abaqus Python
>>from odb2vtk import*
>>ConvertOdb2Vtk('odb2vtk.txt路径目录')

odb2vtk.txt中将会控制后处理参数，本算例中的odb2vtk.txt内容如下：

----------input and output path----------
odb_path = 'D:\YLX\GZH\odb2vtk\odb2vtk-master\odb2vtk-master\ODB'
odb_name = 'CP10_L6_DP1'
vtk_path = 'D:\YLX\GZH\odb2vtk\odb2vtk-master\odb2vtk-master\VTK'
--------------type of mesh--------------
mesh_type = '12'
-------------number of piece-------------
piecenum = '1'
----setting frame, step and instance----
frame = '1-20'
step = '0'
instance = '0'

CP10_L6_DP1.odb在Abaqus中的显示如下：

使用的是三维六面体单元，在vtk中的单元类型对应12，piecenum参数我还不晓得嘛意思，就默认设置的1，影响不大，选择输出第一个instance的第一个step的第1-20个frame，然后程序就开始运行，运行截图如下：

最终输出20个vtu文件，在paraview中显示如下：

场变量输出类型有如下几种：

如果单元类型为C3D4单元，更改单元类型对应的编号即可：mesh_type = '10'，效果如下：

对于以上使用方法，我觉得有些许繁琐，因为每次使用都要搞一下前面的头文件，还不如搞一个正常的python脚本进行run，进行了如下修改：

在最后一行输入odb2vtk.txt目录即可，然后在Abaqus中运行脚本，每次更改只需修改odb2vtk.txt内容即可。

对于该函数文件的官方使用方法就介绍到这里，接下来讲一下使用过程中需要注意的地方。

该函数默认输出的场变量为：U,A,V,RF,S,LE,PE,PEEQ，如果你输出的场变量正好是这几个，那么恭喜你，你可以随意的使用该文件，如果，你的场变量输出缺少其中几个，就需要将缺少的场变量输出的源代码进行注释；如果你的场变量输出不在这几个里面，你就需要按照vtu的输出格式和该函数的风格进行自己编咯，这也就是我想自己编写odb2vtk函数的初衷。

自编odb2vtk函数

使用方法

函数名字为convert_abaqus_to_vtk，形参依次写入odb文件、输出的vtk名称、单元类型（C3D4/C3D8），想要输出的step name，frame帧数（第几帧），运行即可。

#!/user/bin/python
# -* - coding:UTF-8 -*-
from odbAccess import *
def convert_abaqus_to_vtk(odb_path, output_vtk_path, element_type,step_name,frame):
...
convert_abaqus_to_vtk('test_C3D8.odb', 'output_C3D8.vtk', 'C3D8','Step-1',1)

应用C3D8 和C3D4两种单元类型，展示程序的适用性，做了一个简单案例，边界条件如下设置：

输出的output_C3D8.vtk显示如下（位移结果），

当改变单元类型时，更改形参即可：convert_abaqus_to_vtk('test_C3D4.odb', 'output_C3D4.vtk', 'C3D4','Step-1',1)

输出的output_C3D8.vtk显示如下（位移结果），

编制过程

以下部分对代码关键地方进行详解。

获取单元节点信息

assembly = odb.rootAssembly
nodes = []
elements = []
for name, instance in assembly.instances.items():
    for node in instance.nodes:
    # 获取节点信息
        nodes.append(node.coordinates)

    for element in instance.elements:
    #获取单元连接信息
        elements.append(element.connectivity)

单元类型判断

vtk_file.write("CELL_TYPES {}\n".format(len(elements)))
# 对单元类型进行判断
if element_type == 'C3D8':
    for elem in elements:
        vtk_file.write("12\n") 
elif element_type == 'C3D4':
    for elem in elements:
        vtk_file.write("10\n")  

读取场输出数据

# 获取step name
step1 = odb.steps[step_name]
# 获取指定step的frame
lastFrame = step1.frames[frame]
# 获取该frame下的位移（得到的位移分量有三个：x y z）
displacement = lastFrame.fieldOutputs['U']

写入节点位移

vtk_file.write("POINT_DATA {}\n".format(len(displacement.values)))
vtk_file.write("VECTORS Displacements float\n")
# 对节点位移值进行循环写入，依次写入UX UY UZ
for v in displacement.values:
    vtk_file.write("{} {} {}\n".format(v.data[0], v.data[1], v.data[2]))

以上就是写入节点位移的程序，写入其他场变量时，也同样的在此基础上进行开发，比如想输出Mises应力，OK，看看怎么在基础上进行开发：

s = lastFrame.fieldOutputs['S']
# s.values[0].mises表示第一个积分点的mises应力
for s_mises in s.values:
      vtk_file.write("{}\n".format(s_mises.mises)) 

对于C3D4单元或C3D8R单元的积分点就只有一个，以上语句的添加不会有任何问题，但是对于C3D8单元，每个单元有8个积分点，写起来就需要进一步操作了，我选择的方法是，将单元中8个积分点的应力做一个平均，相当于每个单元有一个平均应力，代码修改如下：

# 定义取平均应力的函数
def get_average_mises_C3D8(s, unit_id):
    sum_mises = 0
    count = 0
    for i in range(8):
        node_id = unit_id * 8 + i
        if node_id < len(s.values):
            sum_mises += s.values[node_id].mises
            count += 1
    return sum_mises / count
# 写入vtk文件中
for i in range(len(elements)): 
    vtk_file.write("{}\n".format(get_average_mises_C3D8(s, i)))

这样以来，显示的应力结果如下显示：

Paraview

Abaqus

会出现应力不平滑，Abaqus采取的措施是将积分点的应力外插到节点上进行显示，大家也可以在step模块中选择节点应力输出，然后对每个节点进行绕节点平均处理，最后以节点力的形式显示，会减小不平滑现象。

其他的场输出也可以按照自己的想法进行修改，希望本次提供的案例能给大家在数据转化上带来一些灵感，可以借鉴一些优秀的开源代码，同时也可以进行修改，实现自己的功能。

数据文件获取方法