OpenSees学习日记 02|从零安装 OpenSeesPy:Anaconda + VS Code 保姆级配置

上一篇简单说了为什么我准备使用 OpenSeesPy。

这一篇终于开始真正动手。

如果你和我一样：

OpenSees 刚入门；

Python 也没有系统学过；

不知道 Anaconda 是什么；

不知道 VS Code 和 Python 到底是什么关系；

网上看到 pip install openseespy 也不知道应该输入在哪里；

那么这一篇就是从最开始讲。

我们的目标只有一个：

最后能够在 VS Code 中新建一个 .py 文件，并成功运行 OpenSeesPy。

一、我们今天到底要安装哪些东西？

一共三个主要软件/工具：

1. Anaconda

主要负责：

管理 Python 和 Python 环境。

今天我们会通过 Anaconda Navigator 创建一个专门用于 OpenSeesPy 的 Python 环境。

2. OpenSeesPy

它不是一个我们双击打开的软件。

OpenSeesPy 是安装在 Python 环境里面的一个包。

以后代码中通过：

import openseespy.opensees as ops

调用 OpenSees。

3. Visual Studio Code

也就是：

VS Code

这是以后我们真正写 Python / OpenSeesPy 程序的地方。

可以先把三者理解成：

Anaconda

↓

负责创建和管理 Python 环境

OpenSeesPy

↓

安装在这个 Python 环境里面

VS Code

↓

我们真正写代码、运行代码的地方

所以今天完整的安装流程是：

下载安装 Anaconda

↓

下载安装 VS Code

↓

Anaconda Navigator 创建 Python 环境

↓

在该环境安装 OpenSeesPy

↓

VS Code 安装 Python 扩展

↓

VS Code 选择刚才的 Anaconda 环境

↓

创建 test_opensees.py

↓

运行成功

下面一步一步来。

二、第一步：下载 Anaconda

打开浏览器。

搜索：

Anaconda Download

认准 Anaconda 官方网站：anaconda.com

进入 Anaconda Distribution 下载页面。

如果使用普通 Windows 电脑，一般下载：

Windows64-Bit Graphical Installer

也就是 Windows 64 位图形安装程序。

下载以后会得到类似：

Anaconda3-xxxx-Windows-x86_64.exe

的安装文件。

三、第二步：安装 Anaconda

双击刚才下载的安装程序。

基本流程就是：

↓

I Agree

↓

Just Me

↓

选择安装路径

↓

Install

↓

Finish

对于个人电脑，我选择：

Just Me

即可。

四、Anaconda 安装路径怎么选？

这里我建议小白稍微注意一下。

安装路径尽量：

全英文

路径简单

尽量不要出现中文

尽量不要出现特殊字符

例如可以：

D:\Anaconda3

或者使用默认路径。

不建议第一次学 Python 就搞特别复杂的路径，例如：

D:\我的软件\科研软件\Python环境\Anaconda

后面如果遇到环境、路径之类的问题，排查起来会更加麻烦。

安装完成以后，在 Windows 开始菜单搜索：

Anaconda Navigator

能够正常打开，就说明第一步完成。

五、第三步：下载 VS Code

接下来不要急着装 OpenSeesPy。

我们把以后真正写程序的软件也安装好：

Visual Studio Code。

注意：

Visual Studio Code 和 Visual Studio 不是同一个软件。

我们今天下载的是：

Visual Studio Code

简称：

VS Code

打开浏览器搜索：

VS Code Download

认准官方网站：

code.visualstudio.com

进入以后选择：

Download for Windows

对于普通 Windows 用户，官方推荐使用 User Setup 安装程序。

下载以后文件一般类似：

VSCodeUserSetup-x64-x.xx.x.exe

六、第四步：安装 VS Code

双击刚才下载的：

VSCodeUserSetup-xxxx.exe

开始安装。

基本按照默认设置继续即可。

出现：

I accept the agreement

勾选，然后：

选择安装位置。

对于小白来说，VS Code 默认安装位置就可以，不需要专门修改。

后面如果看到类似：

Add to PATH

可以保持安装程序默认配置。

然后继续：

→ Install

→ Finish

安装完成。

七、第一次打开 VS Code

在 Windows 开始菜单搜索：

Visual Studio Code

点击打开。

第一次打开可能会发现：

左边一排图标，

中间一个欢迎页面，

界面看起来好像很复杂。

先不用管。

现阶段我们真正需要认识的只有几个地方：

左侧文件图标：管理代码文件

左侧四个方块图标：Extensions 扩展

上方菜单 Terminal：打开终端

右下角 Python：选择 Python 环境

右上角 ▶：运行 Python 文件

后面都会用到。

八、第五步：在 Anaconda 中创建 OpenSeesPy 环境

重新打开：

Anaconda Navigator

左侧点击：

Environments

这里会看到一个：

base (root)

这个是 Anaconda 默认的基础环境。

我不建议直接把所有东西都装到 base 里面。

我们单独给 OpenSeesPy 建立一个环境。

点击：

Create

九、环境名称和 Python 版本怎么选？

弹出的窗口中：

Name 输入：

openseespy312

Python 版本：

3.12

然后：

Create

为什么我这里选择 3.12？

目前 OpenSeesPy 3.8.0.0 支持 Python 3.10 及以上版本。

我们这里为了统一教程环境，直接使用：

Python 3.12

并不是说其他所有版本都不能用。

而是：

后面的教程全部按照同一个 Python 3.12 环境进行，减少因为版本不同产生的问题。

等待环境创建完成。

左边应该能看到：

base (root)

openseespy312

十、这里一定要理解“环境”是什么意思

这可能是今天最重要的一个概念。

你可以把每一个 Python 环境想象成一个独立的房间。

例如：

base

是一个房间。

openseespy312

又是另一个房间。

我们马上把 OpenSeesPy 安装到：

openseespy312

里面。

以后 VS Code 也必须进入：

openseespy312

这个房间。

否则就容易出现一个非常经典的问题：

我明明安装 OpenSeesPy 了，VS Code 为什么说没有？

因为：

你把 OpenSeesPy 放在 A 房间，但是 VS Code 跑到了 B 房间。

理解这一点以后，很多 Python 环境问题其实就没有那么神秘了。

十一、第六步：在这个环境里面安装 OpenSeesPy

在 Anaconda Navigator 中：

选中：

openseespy312

点击环境名称右侧的小三角。

选择：

Open Terminal

打开以后会出现一个黑色窗口。

不要害怕。

看看最左边有没有：

(openseespy312)

例如：

(openseespy312) C:\Users\xxx>

如果有：

说明你现在就在正确的 Python 环境里面。

十二、先检查 Python

输入：

python --version

然后按 Enter。

正常情况下应该看到类似：

Python 3.12.x

例如：

Python 3.12.10

只要主要版本是：

3.12

即可。

十三、第七步：安装 OpenSeesPy

继续在当前黑色窗口输入：

python -m pip install openseespy

然后：

Enter

开始下载。

可能会看到很多英文。

不用看到英文就认为报错了。

安装过程中出现：

Collecting openseespy

是正常的。

最后如果出现类似：

Successfully installed ...

而且里面包含：

openseespy

说明安装成功。

十四、为什么我不用简单的 pip install？

你会发现很多教程写：

pip install openseespy

这个其实也可以。

但我更推荐小白使用：

python -m pip install openseespy

因为这样更加明确：

让当前这个 Python 去调用它自己的 pip 安装软件包。

这样可以减少：

pip 是一个环境

Python 又是另外一个环境

之类的问题。

十五、第八步：先在 Anaconda 环境中测试一次

安装完成后输入：

python

按 Enter。

出现：

>>>

说明进入 Python。

然后输入：

import openseespy.opensees as ops

按 Enter。

如果：

没有任何报错

就是好事。

继续输入：

print(ops.version())

如果能够输出一个 OpenSees 版本号：

说明 OpenSeesPy 本身已经安装好了。

输入：

exit()

退出 Python。

十六、到这里为什么还不能直接开始？

因为我们目前只是证明：

Anaconda 里面的 OpenSeesPy 可以运行。

但是以后我们显然不可能一直在这个黑色 Terminal 里面一行一行敲代码。

接下来终于进入真正要用的：

VS Code

十七、第九步：给 VS Code 安装 Python 扩展

打开：

Visual Studio Code

找到左侧：

Extensions

图标大概是几个小方块。

也可以直接按：

Ctrl + Shift + X

打开扩展页面。

在上面的搜索框输入：

Python

会出现很多扩展。

这里不要乱装。

找到：

Python

发布者认准：

Microsoft

点击：

Install

为什么需要它？

因为：

VS Code 本身只是一个代码编辑器。

安装 Python 扩展以后，它才知道：

.py 是 Python 文件；

Python 代码应该怎么运行；

Python 环境在哪里；

怎么选择 Interpreter；

怎么调试 Python 程序。

所以：

VS Code ≠ Python

而是：

VS Code

Python 扩展

Python Interpreter

三个东西一起工作。

十八、第十步：建立我们的 OpenSeesPy 学习文件夹

先在电脑上建立一个文件夹。

例如：

D:\OpenSeesPy_Learning

建议：

英文路径

以后我们的练习程序都放这里。

例如以后可能变成：

OpenSeesPy_Learning

├─ 01_Hello_OpenSees

├─ 02_Node

├─ 03_Element

├─ 04_Material

└─ 05_Analysis

刚开始先不用这么复杂。

目前一个总文件夹即可。

十九、第十一步：在 VS Code 打开这个文件夹

VS Code 顶部点击：

File

然后：

Open Folder

选择：

D:\OpenSeesPy_Learning

点击：

Select Folder

为什么建议：

Open Folder

而不是随便打开一个 .py 文件？

因为后面一个 OpenSees 模型可能不仅仅有一个文件。

可能还有：

地震波文件

材料参数

输出结果

图片

Excel

Python子程序

所以最好从一开始就养成：

一个项目对应一个文件夹。

二十、第十二步：新建第一个 Python 文件

左边 Explorer 文件区域找到：

New File

新建：

test_opensees.py

注意后缀：

.py

它代表这是一个 Python 程序。

二十一、最关键的一步：给 VS Code 选择正确的 Python 环境

这一部分非常重要。

我们之前把 OpenSeesPy 安装在哪里？

答案：

openseespy312

所以 VS Code 也必须使用：

openseespy312

不能随便使用别的 Python。

打开：

test_opensees.py

以后，看看 VS Code 界面的底部。

通常能够看到：

Python 3.x.x

或者：

Select Interpreter

点击它。

如果找不到，也可以按：

Ctrl + Shift + P

顶部会弹出命令搜索框。

输入：

Python: Select Interpreter

点击：

Python: Select Interpreter

二十二、选择 openseespy312

随后 VS Code 会列出电脑上发现的 Python 环境。

可能看到：

base

还可能看到：

openseespy312

我们选择：

Python 3.12.x ('openseespy312': conda)

具体显示文字可能根据版本略有区别。

但最关键的是：

openseespy312

一定不要随手选择：

base

也不要选择其他 Python。

二十三、如果 VS Code 找不到 openseespy312 怎么办？

先不要重装软件。

回到 Anaconda 的：

openseespy312 Terminal

输入：

where python

按 Enter。

会显示当前环境 Python 的实际位置。

例如可能类似：

C:\Users\你的用户名\anaconda3\envs\openseespy312\python.exe

如果你的 Anaconda 安装在 D 盘，也可能类似：

D:\Anaconda3\envs\openseespy312\python.exe

记住这个位置。

然后回到 VS Code：

Ctrl + Shift + P

输入：

Python: Select Interpreter

如果列表里没有对应环境，可以选择手动输入 Python Interpreter 路径。

找到刚才那个：

python.exe

即可。

二十四、第十三步：在 VS Code 里再检查一次环境

VS Code 顶部：

Terminal

点击：

New Terminal

下面会出现 VS Code 自己的终端。

如果 Python 环境自动激活成功，终端前面通常能够看到：

(openseespy312)

例如：

(openseespy312) PS D:\OpenSeesPy_Learning>

这句话非常重要。

它告诉我们：

VS Code

现在正在使用

openseespy312

二十五、再次验证 Python

在 VS Code 下方终端输入：

python --version

应该看到：

Python 3.12.x

继续输入：

python -m pip show openseespy

如果安装正确，会出现：

Name: openseespy

Version: ...

Location: ...

看到这里基本就可以确定：

VS Code 已经找到了我们刚才创建的 OpenSeesPy 环境。

二十六、第十四步：写下我们的第一段 OpenSeesPy 程序

打开刚才的：

test_opensees.py

输入：

import openseespy.opensees as ops

print("OpenSees version:", ops.version())

print("OpenSeesPy 安装成功！")

然后：

Ctrl + S

保存。

二十七、第十五步：运行代码

看看 VS Code 编辑器右上角。

应该能看到一个：

▶

三角形按钮。

鼠标放上去可能显示：

Run Python File

点击它。

VS Code 下方终端开始运行程序。

如果出现：

OpenSees version: ...

OpenSeesPy 安装成功！

并且没有红色报错：

恭喜！

你已经完成：

Anaconda

Python

OpenSeesPy

VS Code

的完整环境配置。

二十八、再建立两个真正的 OpenSees 节点试试看

既然软件已经能运行了，我们再多走一步。

把刚才代码改成：

import openseespy.opensees as ops

清除已有模型

ops.wipe()

建立二维模型

ops.model('basic', '-ndm', 2, '-ndf', 2)

创建两个节点

ops.node(1, 0.0, 0.0)

ops.node(2, 5.0, 0.0)

print("OpenSees version:", ops.version())

print("当前模型中的节点：")

print(ops.getNodeTags())

print("OpenSeesPy 第一个测试模型运行成功！")

再次点击：

▶

如果下面出现类似：

当前模型中的节点：

[1, 2]

OpenSeesPy 第一个测试模型运行成功！

那么现在我们已经不是单纯：

安装了一个 Python 包

而是：

真的使用 OpenSees 创建了两个节点。

虽然模型现在什么都没有。

没有材料，

没有单元，

没有荷载，

没有分析。

但是我们的 OpenSeesPy 环境已经彻底打通了。

二十九、最常见问题：VS Code 报黄色波浪线

有时候输入：

import openseespy.opensees as ops

VS Code 会出现：

黄色波浪线

或者提示找不到模块。

第一件事不要重装 OpenSeesPy。

先看：

VS Code 当前选择的 Python Interpreter

是不是：

openseespy312

因为绝大多数刚开始学习 Python 的环境问题，本质上都是：

安装包的环境和运行代码的环境不是同一个。

三十、最常见问题：ModuleNotFoundError

如果运行代码以后出现：

ModuleNotFoundError:

No module named 'openseespy'

按照下面顺序检查。

第一步：

看 VS Code 左下角或者状态栏 Python 环境是不是：

openseespy312

第二步：

打开 VS Code Terminal，输入：

python --version

第三步：

输入：

python -m pip show openseespy

如果没有任何 OpenSeesPy 信息，再执行：

python -m pip install openseespy

一定确保终端当前对应：

openseespy312

三十一、为什么不直接在 VS Code 里面创建环境？

现在的 VS Code 已经能够管理 Python 和 Conda 环境。

但是这套学习记录主要面向像我一样刚开始接触 Python 的同学。

所以这一阶段我还是选择：

Anaconda Navigator

负责创建、查看环境

VS Code

负责写代码

这样更直观。

等以后对：

conda

pip

Python Interpreter

Terminal

这些概念熟悉以后，再全部用命令操作也不迟。

三十二、今天到底完成了什么？

现在完整关系应该是：

Windows

│

├── Anaconda

│ │

│ └── openseespy312

│ │

│ ├── Python 3.12

│ │

│ └── OpenSeesPy

│

└── VS Code

│

├── Microsoft Python 扩展

│

└── Python Interpreter

↓

openseespy312

真正运行代码时：

test_opensees.py

↓

VS Code

↓

openseespy312

↓

Python

↓

OpenSeesPy

↓

OpenSees

如果能理解这张关系图，我觉得这篇安装教程最重要的目标就已经达到了。

三十三、给和我一样的小白一个建议

我刚开始接触这些东西时，最困惑的并不是代码本身。

而是网上会同时出现：

Python

Anaconda

conda

pip

VS Code

PyCharm

Jupyter

OpenSees

OpenSeesPy

Tcl

每一个名字看起来都像一个新软件。

其实对于现在的我们，完全没必要一次全部弄明白。

目前只记住：

Anaconda：管理环境

Python：运行程序

OpenSeesPy：用 Python 调用 OpenSees

VS Code：写代码

就已经足够。

写在最后

到这里，我们终于搭好了自己的第一套 OpenSeesPy 学习环境：

Anaconda + Python + OpenSeesPy + VS Code

我觉得对刚入门的人来说，“能跑起来”非常重要。

因为只有把环境问题解决掉，后面才能真正开始讨论：

ops.wipe() 是什么？

ops.model() 又是什么？

-ndm 为什么等于2？

-ndf 又为什么等于3？

节点到底怎么建立？

约束怎么施加？

材料怎么定义？

单元怎么连接？

所以下一篇，我准备真正开始写：

第一个 OpenSeesPy 有限元模型

还是按照现在这种方式。

不直接甩一大段程序。

而是从：

import openseespy.opensees as ops

和：

ops.wipe()

开始。

一行一行弄清楚，它到底在干什么。

——有限元学习日记