在前两小节介绍的残余应力数值仿真技术中，所采用的模拟软件都为ABAQUS，其实除了ABAQUS之外，还有许多已经相当成熟的商用有限元软件，例如：ANSYS、NASTRAN等，它们也都可以用于残余应力的模拟，网络上有大量文献可供参考，这里不再赘述。不同的软件各有优劣，因此不必纠结绝对的好与坏，只需选择最适合本行业的模拟软件即可，此处依旧以ABAQUS为例，简单介绍如何通过二次开发来提高数值仿真的效率。

ABAQUS为二次开发用户提供了Python语言接口，Python是一种面向对象的脚本语言，它有高级的数据类型和简单有效的面向对象程序设计方法，功能强大，扩展性强，而被广泛应用［14，15］。ABAQUS通过集成Python脚本向二次开发用户提供了丰富的库函数，可直接操纵ABAQUS内核，实现建模、划分网格、指定材料属性、提交作业、后处理分析等功能。使用Python编写的包含脚本接口命令的程序可实现如下功能：

（1）用Python脚本定制、修改ABAQUS环境文件。

（2）在ABAQUS输入文件中，用Python脚本定义关键词＊PARAMETER项下的数据行。

（3）ABAQUS的参数化研究需要编写和执行ABAQUS脚本文件。

（4）ABAQUS／CAE在RPY文件中用Python脚本方式记录操作命令。

（5）用Python脚本自动化创建、重复、修改模型及运行任务分析等。

（6）用Python脚本访问结果数据库等功能。

在上述基础之上还可利用Python语言进行ABAQUS图形界面程序开发，主要包含GUI插件工具（Plug－ins）开发以及自定义GUI应用程序开发。通过图形界面程序的开发，可以外化脚本所实现的功能，使其更加直观、清晰，同时还方便交流学习。图5－17所示是一个喷丸强化冲击过程模拟的快速建模插件，只需输入对应的几何尺寸、材料参数、网格划分参数等信息，便可快速自动建立图5－18所示的模型，极大地缩短了建模时间，避免了重复性操作，确保了建模的稳定性与准确性。

图5－17 喷丸强化残余应力模拟的快速建模插件

(www.daowen.com)

图5－18 通过GUI插件建立的喷丸强化模型

5．2．1节中提及的材料自平衡过程，它的模拟同样可以使用GUI插件来实现，界面如图5－19所示，只需输入第一步冲击过程所得到的模拟结果文件名即可，软件会自动完成后续所有操作。

图5－19 材料自平衡过程的模拟插件

图5－20为对应的结果提取插件，通过输入丸粒直径、所需提取的深度，变量类型、变量名便可自动提取400条路径，共20 000个数据点的结果，以提取残余应力为例，首先输入与冲击模型中一致的丸粒直径，提取深度小于模型中的板厚即可，变量类型为S，变量名为S11，表示x轴方向的残余应力。将模拟结果导入MATLAB中，可绘制出对应的残余应力沿深度变化情况，如图5－21所示，同时还可以给出残余应力场的四个特征参数值。

图5－20 结果提取的GUI插件

图5－21 残余应力场的结果输出

数值仿真计算以及相关的二次开发所涉及的内容很多，面很广，本节只进行了简要的介绍，对有限元模拟在残余应力计算中的应用有一个初步的认知。希望通过后续学习，进一步加深对这方面内容的理解与掌握，以达到“利用有限资源，实现无限可能”的目标。