如何在ABAQUS种使用Matplotlib自定义的色谱图- 大数跨境

文宇元智科技

2025-07-12

导读：场输出的可视化是定性和定量评估数值模型结果的常见方法。在Abaqus以及大多数有限元软件包中，最流行的颜

场输出的可视化是定性和定量评估数值模型结果的常见方法。在Abaqus以及大多数有限元软件包中，最流行的颜色映射是著名的“Jet”或“rainbow”，它从蓝色到红色之间还穿插了绿色和黄色调。尽管这种颜色调板已经成为一种默认标准，但它在大多数问题中并不能体现“视觉上”美观，可能会扭曲数据的可视化效果。在本文中，我想向您展示如何在Abaqus中使用自定义颜色映射，并借助Matplotlib来实现。

通常情况下，最合适的色图被称为感知均匀色图。此外，为了显示有序数据（如位移、应力等），它们还需要是连续的。因此，我们需要均匀的连续色图。

不同颜色映射的性能：a）冷暖，b）彩虹，c）灰度，d）地狱火，e）等亮度和f）蓝黄

1. 在Abaqus中自定义色图（手动）

我们可以在Abaqus/Viewer中手动设置自己的颜色映射，方法如下：

Contour Plot Options → Color & Style → Spectrum → Create Spectrum

然后我们逐个引入每种颜色来构建我们想要的颜色映射，点击确定，最后将其选择为当前的颜色映射。

在Abaqus/Viewer中创建自己的色图的步骤

通过这种方式，我们可以在Abaqus中创建自己的颜色映射，并将其应用于场输出变量（位移、应力、塑性变形、损伤等）的可视化。

然而，如果我们想使用准确的颜色映射，例如Matplotlib内置的viridis、cividis、inferno或其他感知均匀连续颜色映射，则手动创建颜色映射非常繁琐。

2. 在Abaqus中自定义颜色映射（脚本）

在Abaqus中创建颜色映射的更实用选项是使用一个定义它们的Python脚本。通过以下Python函数来创建颜色映射：

session.Spectrum(name, colors)

其中name是一个字符串（例如“MyCmap”），colors是一个以十六进制格式表示颜色的字符串列表（例如[“#ff0000”，“#00ff00”，“#0000ff”]）。

运行以下脚本在Abaqus中创建一些令人惊叹的颜色映射。

from abaqusConstants import *
# Perceptually uniform sequential colormapscolormaps = {'viridis': ['#440154', '#46317e', '#365c8d', '#277f8e', '#1fa287', '#49c26d', '#a0da39', '#fee724'],             'plasma':  ['#0c0787', '#5301a3', '#8b09a5', '#b93289', '#dc5c68', '#f48849', '#febd2a', '#f0f921'],             'inferno': ['#000003', '#270b53', '#65156e', '#9f2a63', '#d54841', '#f67d15', '#fbc228', '#fdffa5'],             'magma':   ['#000003', '#221150', '#5f177f', '#982c80', '#d4436e', '#f9765c', '#ffbb81', '#fcfdbf'],             'cividis': ['#00224e', '#213b6e', '#4c556c', '#6c6e72', '#8e8978', '#b2a570', '#d9c55c', '#fee837']}
# Colormaps are Spectrum objects in Abaqus/CAEfor name, colors in colormaps.items():
    # Spectrum with the colors in order    session.Spectrum(name=name, colors=colors)
    # Spectrum with the colors in reversed order    session.Spectrum(name=name + 'R', colors=colors[::-1])

第1行：我们需要导入abaqusConstants以便访问session。

第4至8行：将colormaps定义为一个字典，名称作为键，颜色列表作为值。颜色以十六进制格式的字符串表示。

第11行：使用for循环遍历所有的colormaps。

第14行：在Abaqus中创建spectrum（colormap）。

第17行：在Abaqus中创建反转的spectrum。

现在，可以使用这些光谱之一（viridis、plasma、inferno、magma和cividis）及其反转版本（viridisR、plasmaR、infernoR、magmaR和cividisR）来可视化您的odbs中的数据。

3. 在Abaqus中自定义颜色映射（环境文件）

我们可以通过环境文件（environment file）使Abaqus在每次打开Abaqus/CAE时运行这些Python命令（用于创建颜色映射）。实现此目标的步骤如下：

a. 在您的Abaqus安装目录中找到custom_v6.env文件。在我的情况下（Abaqus 2020学生版），路径为：C:\SIMULIA\CAE\2020SE\win_b64\SMA\site

b. 该文件包含用于自定义Abaqus/CAE行为和默认选项的Python命令。在较旧的Abaqus版本中，要编辑的文件将是abaqus_v6.env。

c. 创建一个名为'onCaeStartUp'的函数，不带任何参数，并将上述行放在下面所示的位置（别忘了先导入abaqusConstants）：

from abaqusConstants import *
def onCaeStartup():
    # Perceptually uniform sequential colormaps    colormaps = {'Viridis': ['#440154', '#46317e', '#365c8d', '#277f8e', '#1fa287', '#49c26d', '#a0da39', '#fee724'],                 'Plasma':  ['#0c0787', '#5301a3', '#8b09a5', '#b93289', '#dc5c68', '#f48849', '#febd2a', '#f0f921'],                 'Inferno': ['#000003', '#270b53', '#65156e', '#9f2a63', '#d54841', '#f67d15', '#fbc228', '#fdffa5'],                 'Magma':   ['#000003', '#221150', '#5f177f', '#982c80', '#d4436e', '#f9765c', '#ffbb81', '#fcfdbf'],                 'Cividis': ['#00224e', '#213b6e', '#4c556c', '#6c6e72', '#8e8978', '#b2a570', '#d9c55c', '#fee837']}
    # Colormaps are Spectrum objects in Abaqus/CAE    for name, colors in colormaps.items():
        # Spectrum with the colors in order        session.Spectrum(name=name, colors=colors)
        # Spectrum with the colors in reversed order        session.Spectrum(name=name + 'R', colors=colors[::-1])

第3行：onCaeStartup函数的定义。

第6至19行：将前一个脚本中的所有命令放入此函数中。

就像这样，每当我们启动Abaqus/CAE时，这些颜色映射将被创建，并且随时可用！

4. 进一步使用Matplotlib！

在上面的脚本中，颜色列表是硬编码的，然而我们可以通过访问Matplotlib colormaps来在运行时创建这些颜色列表。

通过这种方式，我们可以非常容易地包含额外的colormap，只需将它们的名称添加到名称列表中（例如spring、cool、Wistia...）。请参阅Matplotlib中完整的colormap名称列表。

# Import matplotlib (available from Abaqus 2020)import matplotlib.pyplot as pltimport matplotlibimport numpy as np
# List of colormapsnames = ('viridis', 'plasma', 'inferno', 'magma', 'cividis',  # perceptually uniform         'summer', 'autumn', 'spring', 'cool', 'hot', 'Wistia')  # other colormaps
for name in names:
    if name not in plt.colormaps():  # Skip colormap if not found        print('Colormap not found: ' + name)        continue
    # Get Matplotlib colormap by name    cmap = plt.get_cmap(name)
    # Take 10 evenly spaced colors from the colormap    # A colormap takes values from 0 to 1 an returns a color: (R, G, B, A)    colors_rgba = map(cmap, np.linspace(0., 1., 10))
    # Convert RGBA colors into hexadecimal format: #rrggbb    colors_u = map(matplotlib.colors.to_hex, colors_rgba)
    # Convert unicode strings to regular strings    colors = map(str, colors_u)
    # Colormaps are Spectrum objects in Abaqus/CAE    session.Spectrum(name=name, colors=colors)  # Colormap    session.Spectrum(name=name + 'R', colors=colors[::-1])  # Reversed colormap