python后处理详解：手把手教你用python读数据

JingheSu

    本来这个打算发在一个针对python初学者的帖子http://forum.simwe.com/thread-988814-1-1.html里面，作为后处理的部分的，但是鉴于它比较重要所以单独列出来，希望用abaqus的都能看到，都可以根据这个里面的描述了解odb文件的数据结构，都能根据自己的要求读出自己需要的数据。如果能跟着我的这个流程走一遍，我相信这两个目的都不是问题。关键是自己要在自己的电脑上照这个流程运行一遍，看看结果，然后再根据自己的要求试着对自己的一个odb文件读一下数据，下一步就可以进一步扩展，把这些数据写入文本文件或者是excel了。


图1

Odb结构如图上所示（来自于doc），可以很明显地分成两部分：Model Data、Result Data。所以要获取节点信息，材料信息，part信息以及截面信息得用到odb.Assembly, odb.material, odb.parts, odb.sections；而要提取应力，应变等结果就得用到odb.steps。我们先一步步看看如何查看odb中的信息，最后汇总一下就知道如何写一个有特定功能的脚本了。
用的是例子中的odb，在abaqus command命令行下输入：abaqus fetch job=viewer_tutorial,在你的abaqus工作目录下就会有viewer_tutorial.odb文件。下面都是利用这个odb来进行解释说明的。


图2
abaqus\CAE的命令行如上

首先我们需要用到读取odb文件的python包，得用到import。

1. from odbAccess import *

复制代码

打开你要读的文件，这里就是viewer_tutorial.odb：

1. odb=openOdb(r'c:\sujinghe\viewer_tutorial.odb')

复制代码

1_______________________________________________________________________________________


查看这个odb文件的具体信息：

1. print odb

复制代码

输出如下：
({'analysisTitle': ' DYNAMIC LOADING OF AN ELASTOMERIC, VISCOELASTIC', 'closed': False, 'customData': python object wrapper, 'description': 'DDB object', 'diagnosticData': 'OdbDiagnosticData object', 'isReadOnly': False, 'jobData': 'JobData object', 'materials': 'Repository object', 'name': 'c:/sujinghe/viewer_tutorial.odb', 'parts': 'Repository object', 'path': 'c:/sujinghe/viewer_tutorial.odb', 'profiles': 'Repository object', 'readInternalSets': False, 'rootAssembly': 'OdbAssembly object', 'sectionCategories': 'Repository object', 'sections': 'Repository object', 'sectorDefinition': None, 'steps': 'Repository object', 'userData': 'UserData object'})
可以显示各种数据的储存格式，其中可以看到OdbAssembly object存放当前odb的Assembly 相关信息, 而其他的Repository object表示当前对象存储在类似字典类型的数据结构中。整体用（）括起来表示这应该是一个对象，而后面{}里面的都是这个对象的成员(members)，他们可以用odb.XXX来获得引用，下面逐一查看。

察看analysisTitle：

1. print odb.analysisTitle

复制代码

即可

2________________________________________________________________________________________________



察看rootAssembly：

1. assembly=odb.rootAssembly
   
2. print assembly

复制代码

输出如下：
({'connectorOrientations': 'ConnectorOrientationArray object', 'datumCsyses': 'Repository object', 'elementSets': 'Repository object', 'elements': 'OdbMeshElementArray object', 'instances': 'Repository object', 'name': 'Assembly-1', 'nodeSets': 'Repository object', 'nodes': 'OdbMeshNodeArray object', 'pretensionSections': 'OdbPretensionSectionArray object', 'rigidBodies': 'OdbRigidBodyArray object', 'sectionAssignments': 'SectionAssignmentArray object', 'surfaces': 'Repository object'})
继续：print assembly.name，即可得到assembly的名字Assembly-1
我们详细查看几个数据：nodes，instances，nodeSets

2.1

1. node=assembly.nodes
   
2. print len(node)

复制代码

看到输出为0，odb中node信息应该单独存在每个instance中的。

2.2

1. inst=assembly.instances
   
2. print inst

复制代码

输出：{'PART-1-1': 'OdbInstance object'}

1. inst=inst['PART-1-1']
   
2. print inst

复制代码

输出：({'analyticSurface': None, 'beamOrientations': 'BeamOrientationArray object', 'elementSets': 'Repository object', 'elements': 'OdbMeshElementArray object', 'embeddedSpace': AXISYMMETRIC, 'materialOrientations': 'MaterialOrientationArray object', 'name': 'PART-1-1', 'nodeSets': 'Repository object', 'nodes': 'OdbMeshNodeArray object', 'rebarOrientations': 'RebarOrientationArray object', 'rigidBodies': 'OdbRigidBodyArray object', 'sectionAssignments': 'SectionAssignmentArray object', 'surfaces': 'Repository object', 'type': DEFORMABLE_BODY})
可以看到上面列出了这个instance的各种信息

2.2.1 instance上面定义的elementSet

1. print inst.elementSets

复制代码

输出：{'CENT': 'OdbSet object', 'ETOP': 'OdbSet object', 'FOAM': 'OdbSet object', 'PMASS': 'OdbSet object', 'UPPER': 'OdbSet object'}
只有{}，这个表示这个对象是一个字典类型的数据，得用XXX[‘YYY’]来获得引用，比如

1. print inst.elementSets['CENT']

复制代码

输出：({'elements': 'OdbMeshElementArray object', 'faces': None, 'instances': None, 'isInternal': False, 'name': 'CENT', 'nodes': None})

1. print inst.elementSets['CENT'].elements

复制代码

输出：({'elements': 'OdbMeshElementArray object', 'faces': None, 'instances': None, 'isInternal': False, 'name': 'CENT', 'nodes': None})

1. print inst.elementSets['CENT'].elements

复制代码

输出：['OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 'OdbMeshElement object', 。。。。
继续深入：

1. Ele= inst.elementSets['CENT'].elements[0]
   
2. print Ele

复制代码

输出：({'connectivity': (3, 43, 41, 1), 'instanceName': 'PART-1-1', 'instanceNames': ('PART-1-1', 'PART-1-1', 'PART-1-1', 'PART-1-1'), 'label': 1, 'sectionCategory': 'SectionCategory object', 'type': 'CAX4'})
可以看到单元集合中每个单元的详细数据，编号，节点，单元类型等，注意这个也是一个对象（用（）括起来的），必须用XXX.XXX 来引用，如Ele.connectivity。

2.2.2 instance上面定义的nodeset

1. nodeset=inst.nodeSets
   
2. print nodeset

复制代码

输出：{'ALLN': 'OdbSet object', 'BOT': 'OdbSet object', 'CENTER': 'OdbSet object', 'N1': 'OdbSet object', 'N19': 'OdbSet object', 'N481': 'OdbSet object', 'N499': 'OdbSet object', 'PUNCH': 'OdbSet object', 'TOP': 'OdbSet object'}
我们也可以用类似上面读elementSets的方法读取nodeset中的每一个具体set的信息

2.2.3 instance的node信息

1. node=inst.nodes
   
2. node1= node[0]
   
3. print node1

复制代码

输出：({'coordinates': array([0.0, 300.0, 0.0], 'd'), 'instanceName': 'PART-1-1', 'label': 1})
这是这个instance的第一个节点的信息，节点编号、初始坐标、所属instance，它是用（）括起来的所以的用XXX.XXX来获得引用，比如

1. coord=node1. coordinates
   
2. coordx=coord[0]
   
3. print coord,coordx

复制代码

通过上面的方法就可以得到model中的node信息，用类似的方法也可以看到Model中的element信息。


2.3 assembly上面定义的nodeset

1. nodeset=assembly.nodeSets
   
2. print nodeset

复制代码

输出：{' ALL NODES': 'OdbSet object'}，看来他也没有特别定义什么节点集合。

1. nodeset=nodeset[' ALL NODES']
   
2. print nodeset

复制代码

输出很多：
({'elements': None, 'faces': None, 'instances': (({'analyticSurface': None, 'beamOrientations': 'BeamOrientationArray object', 'elementSets': 'Repository object', 'elements': 'OdbMeshElementArray object', 'embeddedSpace': THREE_D, 'materialOrientations': 'MaterialOrientationArray object', 'name': 'PART-1-1', 'nodeSets': 'Repository object', 'nodes': 'OdbMeshNodeArray object', 'rebarOrientations': 'RebarOrientationArray object', 'rigidBodies': 'OdbRigidBodyArray object', 'sectionAssignments': 'SectionAssignmentArray object', 'surfaces': 'Repository object', 'type': DEFORMABLE_BODY}),), 'isInternal': False, 'name': ' ALL NODES', 'nodes': (['OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object',。。。。。
重点看nodes，注意它的形式：（[]，[]）其实是元组套列表的形式

1. nodeset=nodeset.nodes[0]
   
2. print nodeset

复制代码

输出：['OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object', 'OdbMeshNode object',。。。。
深入一层：

1. node1=nodeset[0]
   
2. print node1

复制代码

输出：({'coordinates': array([0.0, 300.0, 0.0], 'd'), 'instanceName': 'PART-1-1', 'label': 1})
这个时候我们就可以看到这个nodeset中的第一个节点信息了。下面的语句可以提取具体信息：

1. print node1.coordinates

复制代码

得到节点坐标[
0.
300.
0.]

1. print node1.label

复制代码

得到节点编号1



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查看material信息

1. mat=odb.materials
   
2. print mat

复制代码

输出：{'FOAM': 'Material object'}
可以看见这个模型中唯一的材料类型FOAM，{}用XXX[‘XXX’]
继续查看：

1. mat=mat['FOAM']
   
2. print mat

复制代码

输出：({'density': 'Density object', 'description': '', 'hyperfoam': 'Hyperfoam object', 'materialIdentifier': '', 'name': 'FOAM', 'viscoelastic': 'Viscoelastic object'})
可以看到这个模型中定义了density，viscoelastic，hyperfoam等属性
继续深入，（）用XXX.XXX：

1. dens=mat. Density
   
2. print dens

复制代码

输出：({'dependencies': 0, 'table': ((1e-11,),), 'temperatureDependency': OFF})
继续：

1. values= dens.table[0][0]
   
2. print values

复制代码

得到密度值：1e-11
用同样的方法可以得到其他想要的材料定义值
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4_______________________________________________________________________________________________________


查看step信息，这其中储藏了odb单元应力应变以及节点位移等等值。首先得说明的是应力应变时基于积分点的，只能在单元上查询；而位移以及反力都是基于节点的，必须在节点上查询。


4.1

1. step=odb.steps
   
2. print step

复制代码

输出：{'Step-1': 'OdbStep object', 'Step-2': 'OdbStep object', 'Step-3': 'OdbStep object'}
可以看到一共有三个step，这里我们示范看一下step-3的计算数据

1. step3=step['Step-3']
   
2. print step3

复制代码

输出：({'acousticMass': 0.0, 'acousticMassCenter': (), 'description': ' Remove load.', 'domain': TIME, 'eliminatedNodalDofs': 'NodalDofsArray object', 'frames': 'OdbFrameArray object', 'historyRegions': 'Repository object', 'inertiaAboutCenter': (), 'inertiaAboutOrigin': (), 'loadCases': 'Repository object', 'mass': 0.0, 'massCenter': (), 'name': 'Step-3', 'nlgeom': True, 'number': 3, 'previousStepName': 'Step-2', 'procedure': '*DYNAMIC', 'retainedEigenModes': (), 'retainedNodalDofs': 'NodalDofsArray object', 'timePeriod': 10.0, 'totalTime': 6.0})
可以看到这一步的具体信息，可以把它打印出来

1. print step3.timePeriod

复制代码

指的是当前步的time，而totalTime指的是该步以前的所有步所经历的总时间。


4.2

frames中储藏的才是我们的计算结果

1. frame=step3.frames
   
2. print len(frame)

复制代码

输出27
可以看出，这一步总共有26个增量步（另外一个是初始时刻）我们现在看第24步时候的计算结果：

1. frame24=frame[24]
   
2. print frame24

复制代码

输出：({'cyclicModeNumber': None, 'description': 'Increment
240: Step Time =
4.906', 'domain': TIME, 'fieldOutputs': 'Repository object', 'frameId': 240, 'frameValue': 4.90593481063843, 'frequency': None, 'incrementNumber': 240, 'isImaginary': False, 'loadCase': None, 'mode': None})
其中记录了该增量步的具体信息：incrementNumber，frameValue（指的是该分析步的时间），可以通过XXX.XXX来获得引用，比如

1. print frame24. frameValue

复制代码

就输出：4.90593481063843

查看计算结果数据：

1. output=frame24. fieldOutputs
   
2. print output

复制代码

输出：{'A': 'FieldOutput object', 'AR3': 'FieldOutput object', 'COPEN
TARGET/IMPACTOR': 'FieldOutput object', 'CPRESS
TARGET/IMPACTOR': 'FieldOutput object', 'CSHEAR1
TARGET/IMPACTOR': 'FieldOutput object', 'CSLIP1
TARGET/IMPACTOR': 'FieldOutput object', 'LE': 'FieldOutput object', '': 'FieldOutput object', 'RM3': 'FieldOutput object', 'S': 'FieldOutput object', 'U': 'FieldOutput object', 'UR3': 'FieldOutput object', 'V': 'FieldOutput object', 'VR3': 'FieldOutput object'}
可以看到这里面A，AR3，CPRESS，CSHEAR1，RF，S，V，U等等数据
我们查看一下U和S两个最常用的

1. uu=output['U']
   
2. ss=output['S']
   
3. print uu

复制代码

输出：({'baseElementTypes': (), 'componentLabels': ('U1', 'U2'), 'description': 'Spatial displacement', 'isComplex': OFF, 'locations': 'FieldLocationArray object', 'name': 'U', 'type': VECTOR, 'validInvariants': (MAGNITUDE,), 'values': 'FieldValueArray object'})

1. print ss

复制代码

输出：({'baseElementTypes': ('CAX4',), 'componentLabels': ('S11', 'S22', 'S33', 'S12'), 'description': 'Stress components', 'isComplex': OFF, 'locations': 'FieldLocationArray object', 'name': 'S', 'type': TENSOR_2D_PLANAR, 'validInvariants': (MISES, MAX_INPLANE_PRINCIPAL, MIN_INPLANE_PRINCIPAL, OUTOFPLANE_PRINCIPAL, MAX_PRINCIPAL, MID_PRINCIPAL, MIN_PRINCIPAL, TRESCA, PRESS, INV3), 'values': 'FieldValueArray object'})
具体的值都储存在values里面

1. u=uu.values
   
2. print u[0]

复制代码

输出：({'baseElementType': '', 'conjugateData': None, 'conjugateDataDouble': 'unknown', 'data': array([3.8507681799646e-42, -76.8765869140625], 'd'), 'dataDouble': 'unknown', 'elementLabel': None, 'face': None, 'instance': 'OdbInstance object', 'integrationPoint': None, 'inv3': None, 'localCoordSystem': None, 'localCoordSystemDouble': 'unknown', 'magnitude': 76.8765869140625, 'maxInPlanePrincipal': None, 'maxPrincipal': None, 'midPrincipal': None, 'minInPlanePrincipal': None, 'minPrincipal': None, 'mises': None, 'nodeLabel': 1, 'outOfPlanePrincipal': None, 'position': NODAL, 'precision': SINGLE_PRECISION, 'press': None, 'sectionPoint': None, 'tresca': None, 'type': VECTOR})
这是1号节点（注意'position': NODAL表明该数据位于节点上）上的位移值，用XXX.XXX可以读取具体数据：

1. print u[0].data

复制代码

得到[
3.85076818e-42
-7.68765869e+01]

1. print u[0]. Magnitude

复制代码

得到76.8765869141

1. s=ss.values
   
2. print s[0]

复制代码

输出：({'baseElementType': 'CAX4', 'conjugateData': None, 'conjugateDataDouble': 'unknown', 'data': array([0.00423928024247289, -0.0423013754189014, 0.00300560519099236, 0.000305930589092895], 'd'), 'dataDouble': 'unknown', 'elementLabel': 1, 'face': None, 'instance': 'OdbInstance object', 'integrationPoint': 1, 'inv3': -0.0459018871188164, 'localCoordSystem': ((0.999767363071442, 0.0215687770396471, 0.0), (-0.0215687770396471, 0.999767363071442, 0.0), (0.0, 0.0, 1.0)), 'localCoordSystemDouble': 'unknown', 'magnitude': None, 'maxInPlanePrincipal': 0.00424129096791148, 'maxPrincipal': 0.00424129096791148, 'midPrincipal': 0.00300560519099236, 'minInPlanePrincipal': -0.0423033870756626, 'minPrincipal': -0.0423033870756626, 'mises': 0.0459393002092838, 'nodeLabel': None, 'outOfPlanePrincipal': 0.00300560519099236, 'position': INTEGRATION_POINT, 'precision': SINGLE_PRECISION, 'press': 0.0116854961961508, 'sectionPoint': None, 'tresca': 0.0465446785092354, 'type': TENSOR_2D_PLANAR})这是1号单元处应力信息，注意看'position': INTEGRATION_POINT表明这是位于积分点，也就是基于单元的量，读取的时候要用单元的编号，通位移相同，我们可以用XXX.XXX可以读取具体数据：

1. print s[0].mises
   
2. print s[0].data

复制代码

到这里，只要你再了解一点python编程流程，你就可以完成一个自己的后处理程序了。到那时候就可以对你说：祝贺你，pythoner~

wanglunatic

非常感谢，楼主讲的这么详细，我受益匪浅。
可是我在实践的时候，发现我的单元和节点信息都在rootAssembly中，而不是在instance中，不知为什么，望给以指点。不胜感激。

JingheSu

是我这个例子：viewer_tutorial.odb？

wanglunatic

不是的，是我自己做的一个例子的odb文件

JingheSu

node信息应该都是在rootAssembly下面的instance里面。instance也是rootAssembly的一个成员。

JingheSu

4# wanglunatic
其实按照上面的流程你就可以知道你要的东西（节点或者单元信息）到底在哪里存放（rootAssembly 层次还是在他下面的instance里面），可能不同的计算odb结构会有所不同吧。

wanglunatic

非常感谢楼主的详细解释。

hwy87

非常感谢楼主的无私，受教了，接着学习

jdbear

写得这么详细的python教程，尚属首次，楼主威武！

凤翼天翔

太有用的帖子，太棒了，谢谢楼主！~

cl7416810181018

楼主你的前两段代码怎么不能用呀，还有就是读取odb文件的python包，这是什么意思，怎么找到odbaccess呀 ，请楼主指教 1# JingheSu

JingheSu

错误信息是什么？不知道你是在CAE下面的命令行里面提交的命令么？
from odbAccess import * 这个命令就是声明程序要引用odbAccess系统包里面的模块。

cl7416810181018

谢谢楼主，我还想向您请教一个问题，我是做金属塑性变形的，由于变形量非常大，网格变形严重，我想在变形后提取一个面，然后再将这个面进行拉伸，但是这个面上要保留所有的信息，再进行以后的分析，请问该怎么做呀
12# JingheSu

JingheSu

变形后提取一个面?提取一个截面么？
你是平面问题么？

cl7416810181018

不是平面问题，是三维问题，只是网格变形严重，想找到一个变形好的面，然后再进行拉伸，拉伸成三维的，可以用python编写吗 14# JingheSu

JingheSu

你是仅仅想得到变形比较好的那个平面的具体形状，还是把那个平面上的应力应变数据导入到你的新模型里面？

cl7416810181018

我想得到好的那个平面然后进行拉伸，得到三维模型，同时把应力应变导入新的模型，然后用到下一步，继续进行分析 16# JingheSu

JingheSu

不知道你那个平面规则么？
如果规则，可以读出特定点的数据，根据这些数据建立变形后的模型，然后import或者map solution吧
如果不规则，就没有什么好方法了。还是想想用hypermesh等从网格得到变形后的形状，然后import或者map solution吧

cl7416810181018

我用import可以得到变形后的形状，然后对网格进行了新的编辑，就是不知道怎么得到这个面上的应力应变值，也不知道怎么将应力应变赋予给这个面上 18# JingheSu

JingheSu

import 不是也可以把旧的结果导入到新的模型中吗？