本文已参与「新人创造礼」活动，一起敞开创造之路。

前语

之前按照视频教程与书籍写了一篇小学习笔记：Abaqus-python-二次开发学习笔记-单向长纤维RVE，其间只画出了一个纤维，而论文傍边，往往是大量随机散布的纤维构成RVE模型，如图所示，其更能反响真实情况。本笔记对此进行了弥补学习。

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）

图出自论文 The effects of fiber radius and fiber shape deviations and of matrix void content on the strengths and failure mechanisms of UD composites by computational micromechanics

本篇主要参考教程：

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）
www.youtube.com/watch?v=UmT…，在搜寻教程时发现，大部分复合材料RVE教程都是由该博主发布，他应该这方面的专家了，其实他有写好的程序能够直接用，可是是40美元付费软件，现在只能望而生畏了，还是需求自己的努力去完成。

ps.不才才能水平均有限，免不了做出幼稚的考虑和决议，或认知不到位，望诸位调和评论，给予批评。

问题分析

关于纤维散布

调查上图的RVE模型，能够看到有许多“堵截”的纤维，其上下、左右分别满意周期性。因而在生成随机纤维时，需求考虑中心的普通随机散布的纤维，也需求考虑边界上的纤维以保证周期散布。 调查到图中四个角落上的纤维都只具有一部分，我在此担心后续划分网格时假如纤维此处横截面较小会对网格有影响，因而代码应给予考虑。针对该问题，我在后续的代码完成中直接防止四个角落生成纤维，四边上的纤维也需求满意被切开部分不至于太小的条件。

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）
上述论文采取的是一种叫做nearest neighbor algorithm (NNA)的算法生成随机纤维，体积含量控制在50%。 该办法放到后续再研究完成，现在而言我先选用简略的办法去做试验。

关于abaqusRVE

上述步骤能够在python或matlab中完成，得到纤维的中心坐标，为列表形式，再依次取出在abaqus中创立纤维即可。 此处应该考虑abaqus的代码完成，先GUI界面进行操作，调查代码后再模仿去改写。

GUI试验

与之前的学习文章重复、不重要的内容会略过

创立部件并安装

  1. 先画了基体部件：Part-matrix。尺度：50x50x5
  2. 随便画了几个纤维，Part-fiber。尺度：r=2，depth=5
  3. 如图安装

能够看到需求切开纤维杰出的部分

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）
.rpy文件代码如下

from abaqus import *
from abaqusConstants import *
session.Viewport(name='Viewport: 1', origin=(0.0, 0.0), width=250.050506591797, 
    height=124.525001525879)
session.viewports['Viewport: 1'].makeCurrent()
session.viewports['Viewport: 1'].maximize()
from caeModules import *
from driverUtils import executeOnCaeStartup
executeOnCaeStartup()
session.viewports['Viewport: 1'].partDisplay.geometryOptions.setValues(
    referenceRepresentation=ON)
# 以上代码为打开abaqus就有的，以下是上述操作生成的
# 首要生成了一个草图'__profile__'界说为s，将草图的几何、极点、维度、束缚分别给到g, v, d, c
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', 
    sheetSize=200.0)
g, v, d, c = s.geometry, s.vertices, s.dimensions, s.constraints
# 使ConstrainedSketch目标成为当前视口中的主要目标
s.setPrimaryObject(option=STANDALONE)
# 画一个矩形
s.rectangle(point1=(0.0, 0.0), point2=(50.0, 50.0))
# 新建一个part，是对草图s的拉伸制作，设定深度为5.0
p = mdb.models['Model-1'].Part(name='matrix', dimensionality=THREE_D, 
    type=DEFORMABLE_BODY)
p = mdb.models['Model-1'].parts['matrix']
p.BaseSolidExtrude(sketch=s, depth=5.0)
# 撤销ConstrainedSketch目标成为当前视口中的主要目标
s.unsetPrimaryObject()
p = mdb.models['Model-1'].parts['matrix']
session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=p)
# 草图运用完毕，删去草图
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
# 画纤维，和基体类似
s1 = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', 
    sheetSize=200.0)
g, v, d, c = s1.geometry, s1.vertices, s1.dimensions, s1.constraints
s1.setPrimaryObject(option=STANDALONE)
# 随机纤维的完成将在此处进行更改纤维的坐标
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(0.0, 2.0), point1=(2.0, 2.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(50.0, 2.0), point1=(52.0, 2.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(0.0, 25.0), point1=(2.0, 25.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(25.0, 25.0), point1=(27.0, 25.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(50.0, 25.0), point1=(52.0, 25.0))
p = mdb.models['Model-1'].Part(name='fiber', dimensionality=THREE_D, 
    type=DEFORMABLE_BODY)
p = mdb.models['Model-1'].parts['fiber']
p.BaseSolidExtrude(sketch=s1, depth=5.0)
s1.unsetPrimaryObject()
p = mdb.models['Model-1'].parts['fiber']
session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=p)
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
# 安装，界说a为Assembly目标
a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly
session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=a)
session.viewports['Viewport: 1'].assemblyDisplay.setValues(
    optimizationTasks=OFF, geometricRestrictions=OFF, stopConditions=OFF)
a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly
a.DatumCsysByDefault(CARTESIAN)
# 将前两个part作为组装体的实例目标
p = mdb.models['Model-1'].parts['fiber']
a.Instance(name='fiber-1', part=p, dependent=OFF)
p = mdb.models['Model-1'].parts['matrix']
a.Instance(name='matrix-1', part=p, dependent=OFF)

依据以上脚本的学习，能够做出简化。

  1. 关于session的为视图操作，不必要，全部移除
  2. p = mdb.models['Model-1'].parts['fiber']这种屡次呈现，给予删去

能够看到简化后的代码体量小了许多，在之后的代码中，将直接展现删减后的内容

from abaqus import *
from abaqusConstants import *
from caeModules import *
from driverUtils import executeOnCaeStartup
executeOnCaeStartup()
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', 
    sheetSize=200.0)
s.rectangle(point1=(0.0, 0.0), point2=(50.0, 50.0))
p_m = mdb.models['Model-1'].Part(name='matrix', dimensionality=THREE_D, 
    type=DEFORMABLE_BODY)
p_m.BaseSolidExtrude(sketch=s, depth=5.0)
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
s1 = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', 
    sheetSize=200.0)
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(0.0, 2.0), point1=(2.0, 2.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(50.0, 2.0), point1=(52.0, 2.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(0.0, 25.0), point1=(2.0, 25.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(25.0, 25.0), point1=(27.0, 25.0))
s1.CircleByCenterPerimeter(center=(50.0, 25.0), point1=(52.0, 25.0))
p_f = mdb.models['Model-1'].Part(name='fiber', dimensionality=THREE_D, 
    type=DEFORMABLE_BODY)
p_f.BaseSolidExtrude(sketch=s1, depth=5.0)
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']
a = mdb.models['Model-1'].rootAssembly
a.DatumCsysByDefault(CARTESIAN)
a.Instance(name='fiber-1', part=p_m, dependent=OFF)
a.Instance(name='matrix-1', part=p_f, dependent=OFF)

修剪模型

首要运用兼并/切开实体，将之前的两个实例（instance）兼并成一个实例，命名为UDcomp。

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）
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a.InstanceFromBooleanMerge(name='UDcomp', instances=(a.instances['fiber-1'],
    a.instances['matrix-1'], ), keepIntersections=ON, 
    originalInstances=SUPPRESS, domain=GEOMETRY)

模型下会自动生成一个部件，接下来双击UDcomp部件，运用切削指令，画两个矩形，进行拉伸切削。

随机分布单向长纤维-复合材料RVE模型-abaqus-python二次开发（上）
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切削后的成果：
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# 选取兼并体UDcomp的前面和右边，做切开草图的平面。
p = mdb.models['Model-1'].parts['UDcomp']
f, e = p.faces, p.edges
t = p.MakeSketchTransform(sketchPlane=f[23], sketchUpEdge=e[44], 
    sketchPlaneSide=SIDE1, sketchOrientation=RIGHT, origin=(25.0, 25, 
    5.0))
# 草图s按照上述转化生成方位
s = mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', 
    sheetSize=141.42, gridSpacing=3.53, transform=t)
# 下面这句依据猜测，为部件依据s草图投影
p.projectReferencesOntoSketch(sketch=s, filter=COPLANAR_EDGES)
# 画一大一小两个矩形，作为切开运用
s.rectangle(point1=(-25.0, -25.0), point2=(25.0, 25.0))
s.rectangle(point1=(-35, -35), point2=(35, 35))
p.CutExtrude(sketchPlane=f[23], sketchUpEdge=e[44], sketchPlaneSide=SIDE1, 
    sketchOrientation=RIGHT, sketch=s, flipExtrudeDirection=OFF)
del mdb.models['Model-1'].sketches['__profile__']

创立材料及设定截面

比较根底，GUI步骤不做展现

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mdb.models['Model-1'].Material(name='matrix')
mdb.models['Model-1'].materials['matrix'].Elastic(table=((50.0, 0.3), ))
mdb.models['Model-1'].Material(name='fiber')
mdb.models['Model-1'].materials['fiber'].Elastic(table=((273.0, 0.2), ))
mdb.models['Model-1'].HomogeneousSolidSection(name='Section-matrix', 
    material='matrix', thickness=None)
mdb.models['Model-1'].HomogeneousSolidSection(name='Section-fiber', 
    material='fiber', thickness=None)
p = mdb.models['Model-1'].parts['UDcomp']
c = p.cells
cells = c.getSequenceFromMask(mask=('[#20 ]', ), )
region = regionToolset.Region(cells=cells)
p.SectionAssignment(region=region, sectionName='Section-matrix', offset=0.0, 
    offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField='', 
    thicknessAssignment=FROM_SECTION)
cells = c.getSequenceFromMask(mask=('[#1f ]', ), )
region = regionToolset.Region(cells=cells)
p.SectionAssignment(region=region, sectionName='Section-fiber', offset=0.0, 
    offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField='', 
    thicknessAssignment=FROM_SECTION)

mesh

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p = mdb.models['Model-1'].parts['UDcomp']
c = p.cells
cells = c.getSequenceFromMask(mask=('[#1f ]', ), )
region = regionToolset.Region(cells=cells)
p.SectionAssignment(region=region, sectionName='Section-fiber', offset=0.0, 
    offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField='', 
    thicknessAssignment=FROM_SECTION)
p.seedPart(size=1.0, deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0.1)
p = mdb.models['Model-1'].parts['UDcomp']
c = p.cells
pickedRegions = c.getSequenceFromMask(mask=('[#3f ]', ), )
p.setMeshControls(regions=pickedRegions, elemShape=WEDGE)
p = mdb.models['Model-1'].parts['UDcomp']
p.generateMesh()

EasyPBC

首要删去两个红叉的实例，否则会报错

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最后成功运行

结语

本篇经过简略的案例再次学习了abaqus代码，比较之前新增了切开指令，然后满意周期性条件。 现在存在的问题：指定截面时GUI操作为手动选取，只经过代码无法复现，因而需求新的指定截面的方式，将在下篇更新。