如何使用FEMTransfer软件转换任意材料属性（自动化脚本方法）

技术背景

FEMTransfer软件支持转换的材料属性：支持线性同性Isotropic材料（如钢材）、二维/三维各向异性Anisotropic材料、二维/三维正交异性Orthotropic材料、多层复合材料四种材料属性，但按照教程指导即可转换其他任何类型材料属性。

在《如何使用FEMTransfer软件转换任意一种材料属性（手动方法）》文章中，提到了如何通过手动处理转换任意一种材料属性。但对于流程化、固定化操作流程的重复操作，可以通过批处理脚本文件等自动化方法，利用多款CAE仿真分析软件各自的优势，实现工作效率最大化。

这里举个例子，在Ansys中通过APDL命令流可以极其迅速地自动建立单桩式海上风机的模型，然后通过FEMTransfer软件可以顺利导入Abaqus软件中，通过批处理.py脚本文件批量将Ansys模型中的各向同性材料属性修改岩土专用的摩尔-库伦模型参数，进行桩基-岩土这类非线性极强的桩土分析，这样即可以利用Ansys的命令流极高的工作效率又可以利用Abaqus软件擅长的桩土非线性分析。

操作流程

（一）第一步，在Ansys中建立单桩海上风机

在Ansys的Mechanical模块中，通过APDL命令流自动建立单桩海上风机-水域-岩土耦合系统的CAE仿真分析有限元模型。在建立的Ansys分析模型中，水域和岩土都采用各向同向材料，并规定好材料编号的定义规则，并将需要修改的单元进行分组。

（二）第二步，导入Abaqus软件

通过FEMTransfer软件，将Ansys模型转换成Abaqus软件的.inp模型文件，并生成批量改名的.py批处理脚本文件。将.inp文件导入Abaqus后，并执行.py文件批量改名。

（三）第三步，执行修改岩土、水域参数的.py脚本文件

由于提前约定好了岩土材料属性编号的规则（如第i层岩土的材料属性编号为400+i），在.py脚本文件中可以通过搜索材料属性编号后确定对应土层的材料属性，然后修改成正确的摩尔-库伦模型参数。这种方法对用户的编程能力和逻辑思维能力都有较高要求，只适合于一部分有编程功底、日常工作内容固定流程化的高级用户。

使用FEMTransfer软件转换任意材料属性（自动化脚本方法）的教程视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1r64y1R7DH

岩土小知识

建立桩基-岩土ABAQUS模型时，桩体和土体采用C3D8R单元，桩体纵筋采用T3D3单元模拟，再根据岩土参数选取并建立Mohr-Coulomb、剑桥、Drucker-Prager等合理岩土本构模型进行数值模拟。在较为常见的Mohr-Coulomb岩土本构模型中，桩-土接触采用摩尔-库伦摩擦罚函数形式，并在模型中的各个构件上建立表面接触对，采用主-从（Master-Slave）接触算法；选择主、从表面的原则是：从属表面的网格划分更加精细，若网格密度相近，应选择较柔软的材料表面为从属表面。这里选择土体表面为从属表面，用大尺寸来模拟半无限空间体，计算时土体半径远大于桩基横截面半径（如土体半径取为桩基横截面半径的40～60倍）；边界条件为：模型底部固定约束，模型外侧径向的位移约束。

桩基在振动时，环绕在桩基周围的海水也处于运动状态，所以周围水域引起的附加质量对桩基振动产生较大影响。附连水质量与桩基本身质量为同一量级，因此这是必须考虑的重要问题。常见的计算桩基湿模态的有限元方法分成两种：一种是将周围水域流场的影响折算成附连水的质量进行计算，另一种是将另一种是将浮体周围的流场进行有限元的精确模拟，使流场和浮体耦合。这里为了使数值模拟更加接近真实，在岩土模型上方建立水域三维模型，通过线性动量守衡将结构位移场和流体压力场耦合起来。

海上风机基础土体本构模型的选取原则：

1）ULS设计-可采用摩尔-库伦模型（Mohr-Coulomb Model）开展承载力计算校核。

2）SLS设计-可采用HS（Hardening Soil）、SS（Softening Soil）等高级土体本构开展变形计算校核，其中后期固结沉降计算还可采用 MCC（Modified Cam-clay）等高级土体本构或一维固结/三维修正理论计算。

3）循环荷载影响设计-土体存在弱化现象，需要考虑动应力水平、等效循环次数、率效应等因素，修正相关本构模型，从承载力和累积变形两方面开展计算校核设。