基于abaqus的彎管成形數(shù)值優(yōu)化插件開發(fā)

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1、基于Abaqus的彎管成形數(shù)值優(yōu)化插件開發(fā)　　摘要：為提高彎管成形的數(shù)值優(yōu)化效率，解決小半徑彎管生產(chǎn)困難的問題，采用基于Python的Abaqus腳本接口和用戶圖形界面工具包進(jìn)行腳本功能及用戶界面二次開發(fā)，形成專用插件.插件包含彎管成形定義、分析任務(wù)提交及成形結(jié)果查看等3個模塊，為彎管的系列數(shù)值實(shí)驗(yàn)提供完整、高效且易操作的解決方案.使用此插件進(jìn)行的數(shù)值模擬用時大幅縮短，且所得結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)吻合良好.　　關(guān)鍵詞：彎管成形優(yōu)化；數(shù)值實(shí)驗(yàn)；二次開發(fā)；插件；用戶圖形界面；Python　　中圖分類號：TG386；TP311文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B　　0引言　　為節(jié)省空間，工程中

2、傾向于采用彎曲半徑與管徑之比小于1.5的彎管.小半徑彎管在彎制時易產(chǎn)生外側(cè)減薄、內(nèi)側(cè)起皺和截面扁平化等缺陷.在實(shí)際生產(chǎn)中，為獲得符合成形標(biāo)準(zhǔn)的彎管，針對每個管徑規(guī)格，需進(jìn)行多次生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)調(diào)試.目前，針對此成形過程，可采用Abaqus軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)值模擬[1]，以減少材料消耗并降低人工成本.9　　彎管成形的數(shù)值實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：第一，彎管成形是包含幾何、邊界和材料的三重非線性過程，要得到收斂且可靠的結(jié)果，需要對參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，數(shù)值結(jié)果的可靠性依賴于分析人員的經(jīng)驗(yàn)水平；第二，彎制工藝由管件與6個模具的接觸作用實(shí)現(xiàn)，成形過程變量繁多，取得較優(yōu)的模具設(shè)置常需要進(jìn)行系列數(shù)

3、值實(shí)驗(yàn)[24]，而每一次數(shù)值實(shí)驗(yàn)都包括前后處理及分析過程，耗時很長；第三，Abaqus軟件無法直接提供成形指標(biāo)結(jié)果，需用戶提取變形后的節(jié)點(diǎn)位置自行計(jì)算，僅根據(jù)軟件給出的變形圖很難直觀地判斷缺陷位置.考慮以上特點(diǎn)，本文采用Python及GUIToolkit語言對Abaqus進(jìn)行二次開發(fā)，形成針對彎管成形數(shù)值實(shí)驗(yàn)的專用插件.　　目前，針對彎管模擬已有一些二次開發(fā)工作.[56]這些工作側(cè)重于對軟件已有功能的整合，而且只是針對某一部分進(jìn)行單獨(dú)開發(fā).本文開發(fā)的插件覆蓋前處理、工作提交和后處理整個過程，并且基于優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)添加實(shí)用功能，如系列工作連續(xù)提交及指標(biāo)結(jié)果寫入云圖，

4、為彎管成形數(shù)值實(shí)驗(yàn)提供一整套高效的解決方案，尤其適合系列優(yōu)化.插件還定制符合工程習(xí)慣的界面以簡化分析過程，即使沒有Abaqus軟件基礎(chǔ)的用戶也可以快速掌握使用.　　1Abaqus自定義插件　　以Abaqus腳本接口二次開發(fā)為主，結(jié)合圖形界面的定制，形成彎管成形模擬的專用插件.插件程序包括腳本接口文件、圖形界面文件和插件注冊文件3類.腳本接口文件基于Python語言，直接向內(nèi)核發(fā)送命令，針對建模、分析和后處理全過程實(shí)現(xiàn)功能定義.圖形界面文件和插件注冊文件基于AbaqusGUIToolkit語言，前者負(fù)責(zé)對話框（Dialog）的建立，后者負(fù)責(zé)機(jī)制（Mode）的定

5、義和GUI插件注冊.機(jī)制是連接圖形界面與腳本程序的紐帶，其對用戶輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集檢驗(yàn)，形成命令字符串提交至內(nèi)核.注冊命令引用定義的機(jī)制，當(dāng)插件被選中時，相應(yīng)的GUI機(jī)制被激活，同時導(dǎo)入腳本接口程序，為GUI命令的調(diào)用做準(zhǔn)備.①9為描述插件形成思路及各類文件間配合，以前處理模塊為例，文件的關(guān)鍵語句見圖1.　　①DassaultSystèmesSimuliaCo.AbaqusGUIToolkitUser’sManual，2012　　圖1程序文件關(guān)鍵語句及插件形成思路　　Fig.1Keystatementsofprogramfileandplugindevelo

6、pmentidea　　2彎管成形優(yōu)化專用插件　　本文開發(fā)的彎管成形優(yōu)化專用插件包含3個模塊：彎管成形定義模塊、分析任務(wù)提交模塊和成形結(jié)果查看模塊，分別實(shí)現(xiàn)前處理、工作分析及后處理功能.插件分析流程見圖2.　　圖2插件分析流程　　Fig.2Analysisflowusingplugin2.1彎管成形定義模塊　　在采用Abaqus對彎管成形過程進(jìn)行模擬時，通常設(shè)置接觸、彎曲和卸載3個分析步.除管件本身與模具的結(jié)構(gòu)建模外，還需定義管件與6個模具間的多個接觸、芯棒與芯球的連接以及各模具在不同分析步中的力和位移邊界.此外，還需合理定義分析類型、接觸屬性、邊界條件、網(wǎng)格

7、大小和加速手段并設(shè)置輸出.在滿足功能完整性的前提下，本插件的彎管成形定義模塊采用與軟件自身不同的思路，對建模流程進(jìn)行極大簡化，同時將具有一定技術(shù)難度的分析設(shè)置和重復(fù)性操作內(nèi)置在腳本中，無須用戶進(jìn)行定義.手動建模流程見圖3，插件建模流程見圖4.圖3手動建模流程　　Fig.3Flowofmanualmodelingprocess　　圖4插件建模流程　　Fig.4Flowofmodelingprocessusingplugin9　　由圖中數(shù)字代表的基本操作步數(shù)可見，使用插件的操作步數(shù)減少近2/3.此外，插件建?；静僮鞑骄鶠閱蝹€數(shù)據(jù)的輸入，較手動建模時需要進(jìn)行點(diǎn)選

8、、繪圖等操作更加簡便.一般情況，使用插件建立1個分析