基于
Python
复合材料单搭接机械连接结构
ABAQUS
二次开发
杨晔楠，胡昌宏，何四海
（中航工业一飞院，陕西省西安市，710089）
摘要：本文采用
Python
语言对
ABAQUS
进行二次开发，建立了复合材料单搭接机械连接结构参数化建模模块，可实现单排多钉连接结构有
限元模型的快速建立、材料属性的设置，以及零件之间接触的自动生成；并编制了用于参数化分析的
GUI（用户图形界面）
，提供了方便形
象的数据输入界面。最后将本文模型的计算结果与试验结果进行对比，钉载分配的最大误差不超过
9%，贴片处的应变-载荷曲线非常接近，
验证了本文建模方法的正确性。本文二次开发程序提高了工作效率，减小了建模工作量。
关键词：复合材料 单搭接 参数化 GUI
1.概述
复合材料比强度和比模量高，且具备优越的重量特性和疲劳性能，使其在航空航天等领域得到
了大量应用，引起了设计技术的重要变革。
在飞机结构中，由于结构设计、工艺和使用维护等要求，必须安排一定的工艺分离面、维修口
盖等，从而存在大量紧固件。对复合材料机械连接结构性能进行分析非常必要。而影响其性能的因
素有很多，包括结构的几何尺寸、复合材料的铺层以及搭接板的刚度等。为了深入研究这些因素对
结构性能的影响，需建立参数化模型以简化步骤、减小设计人员工作量。
ABAQUS
软件是国际公认的大型通用非线性有限元分析软件之一，
具备丰富的单元库和材料模
型库，
还为用户提供了专门的二次开发接口，
能够实现
ABAQUS
前处理、
后处理的自动化和用户化。
ABAQUS
脚本接口是基于
Python
语言定制开发的，
Python
是一门功能强大的面向对象的编程语言，
具备代码简洁、可扩展性强、内置数据结构丰富等特点
[1]
。
本文采用
Python
语言对复合材料单搭接连接结构有限元建模过程进行
ABAQUS
二次开发，并
定制了一个用于参数化分析的
GUI
（用户图形界面）
，建立了此类结构的参数化分析平台，能够减少
大量建模工作，方便快捷的应用于工程实际中。
2.ABAQUS
二次开发原理
ABAQUS
二次开发包括脚本接口开发和
GUI
（用户图形界面）开发。
ABAQUS
脚本接口直接调用内核，
脚本命令经过
Python
解释器进入
ABAQUS/CAE
执行，
进入
ABAQUS/CAE
的命令将转换为
INP
文件，最后经过求解器进行分析，最终得到输出数据库文件。
ABAQUS
脚本接口在
Python
语言基础上进行扩展，
增加了
500
个对象类型。
一般情况下，
ABAQUS
对象模型包括三个对象：
Session
对象、
Mdb
对象和
Odb
对象。其中，
Session
对象用于定义视图，
Mdb
对象用于定义模型数据并提交计算，
Odb
用于模型及分析结果的存储
[2]
。
GUI
是用户界面与内核的数据交互窗口，用户可根据需要，通过创建对话框、列表等控件定制
用户界面，
实现参数的输入和修改，
也可编辑
ABAQUS
现有图形用户界面。
GUI
与内核的交互工作
原理如下图所示
[3]
。
