2.2 Python与Abaqus
Abaqus作为国际公认的大型通用非线性有限元软件之一，被广泛应用于机械制造、航空航天、汽车交通、船舶、土木工程、能源矿产、医疗卫生以及日用家电等诸多领域。随着Abaqus应用领域及用户的不断拓展，软件自身提供的功能往往不能满足一些特殊的使用要求。为了进一步满足不同用户在软件使用过程中不断产生的新需求，Abaqus软件为用户提供了开放的二次开发接口，包括基于FORTRAN语言的用户子程序接口和基于Python语言的脚本接口。前者主要是方便用户开发自定义材料模型、自定义单元、自定义输出变量以及复杂载荷等，其影响的是CAE分析过程中的求解环节；后者主要是方便用户根据自身的需求开发前后处理工具（GUI程序）或者辅助用户实现参数化的建模以及数据处理等工作，其影响的是CAE分析过程的前后处理环节。
Abaqus在继承Python原有库函数的基础上，进一步扩展了Python的库函数，通过调用这些库函数，可绕过Abaqus/CAE界面，直接操纵Abaqus的内核程序，实现快速前处理建模及后处理功能。
Abaqus脚本接口可以通过以下多种方式与Abaqus/CAE内核程序进行交互（如图2.1所示）。
（1）图形用户界面（GUI）：在自定义对话框中设置或选择参数，适用于复杂、系统、完整功能实现。本书第四、五、六章将详细讲述GUI 控件的使用方法以及GUI插件程序和GUI应用程序的开发。
（2）主窗口下部命令交互界面（CLI）：适用于单句或者多句简单指令执行。本书第二章及第三章中的简单实例多采用这种方式。
（3）执行脚本文件（script）：适用于相同指令重复执行的情况。本书第二章及第三章中的复杂实例以及GUI插件的内核执行文件均采用这种方式进行测试。
本书的第二章和第三章主要是通过CLI和script两种方式与Abaqus/CAE内核程序进行交互，后续章节主要采用GUI的形式与Abaqus/CAE内核程序进行交互。GUI界面的创建基于Abaqus GUI Toolkit ，它是Abaqus专为二次开发提供的GUI工具包，提供了大量的窗体控件，并给出了各个控件的组成部分以及创建该控件的方法。同时， GUI工具包也是FOX GUI Toolkit 的扩展，它允许用户修改和扩展Abaqus/ CAE的功能，以便更有效率地运用Abaqus解决问题。Abaqus脚本接口扩展了Python自身的对象模型，丰富了其函数库，使得Abaqus的二次开发更为快捷。
简单地讲，Abaqus软件通过提供Python语言的脚本接口可以实现以下功能。
（1）参数化的建模。通过编写脚本实现模型的参数化建模，当某些参数发生变化时，只需要在脚本文件中对相应参数进行修改并重新执行脚本文件即可完成重新建模工作，可以避免因修改参数引起的大量手动重复操作。
（2）参数学习。在参数化模型的基础上，通过改变某些特征参数，并以脚本的形式反复提交计算并输出结果，可以分析目标变量随着某些参数的变化历程，当达到指定的目标值时停止计算，输出最终的优化结果。
（3）创建GUI插件程序。插件程序是Abaqus二次开发中较为简单的GUI 开发类型，用户可以借助RSG对话框构造器快速地创建GUI 图形界面。有关插件程序的开发内容详见本书第五章“插件程序开发指南”。
（4）用户自定义GUI应用程序开发。用户自定义GUI 程序开发是Abaqus二次开发中一类高级的GUI开发方式，应用程序中可以集成多功能组件、多模块、多类GUI工具包，适合用于复杂的应用平台开发。有关自定义GUI应用程序的详细内容请参照本书第六章“用户自定义GUI应用程序开发指南”。