ABAQUS-UMAT弹塑本构二次开发的实现
第 章 ABAQUS用户材料子程序二次开发及应用
图 10-1 ABAQUS 调用 UMAT 的过程示意图
10.3 本构积分算法
材料本构模型的有限元实现主要包括两方面的内容： 采用一定的方法对本构方程进行局部积分以得到在给定应变增量下的应力增量； 推导相应的一致性切线刚度矩阵。 当应力超出屈服面后，要进行应力调整，使之返回更新后的屈服面，采用的方法称为本构积分 算法。近年来，对金属材料本构模型各种积分算法的理论分析与研究取得重大进展，发现隐式积分 法具有精度好、效率高、无条件稳定等许多优点，且已越来越广泛地应用于非线性计算力学中，出 现了各种一致性切线刚度法。然而目前对岩土非线性本构模型的隐式积分算法的研究不如金属材料 这么成熟，其原因在于：一方面由于采用非相关联流动法则使切线刚度矩阵不对称，给有限元计算 与程序设计造成一些特殊困难；另一方面, 岩土本构模型的复杂性如“奇异角点”问题也使直接计 算岩土弹塑性本构矩阵和切线刚度矩阵遇到困难。
第 10 章 ABAQUS 用户材料子程序二次开发及应用
知识要点：
; ABAQUS 材料模型库和单元库简介 ; 用户子程序 UMAT 接口原理 ; 本构积分算法 ; ABAQUS 对于材料非线性问题的处理 ; UMAT 材料子程序实现及应用 ; D-P 模型与 M-C 模型参数之间的关系 ; 算例分析
本章导读：
本章主要介绍了 ABAQUS 材料模型库和单元库、用户子程序 UMAT 接口原理以及 ABAQUS 对于材料非线性问题的处理，然后就岩土介质弹塑性本构积分算法以及 Drucker-Prager 模型和 Mohr-Coulomb 模型参数之间的转换关系进行了推导。最后，以修正的 Mohr-Coulomb 模型为例， 对用户材料子程序 UMAT 二次开发进行了讲解，并给出算例验证所开发子程序的可靠性和精确性。
ABAQUS后处理二次开发在塑性成形模拟中的应用
的压下挠度矫直后 , 产品残余几何形态合格 。
参考文献 : [ 1 ] 李忠富 , 臧勇 , 王会刚1 H 型钢九辊变辊距矫直力能参数与压
弯挠度关系解析 [J ] 1 北京科技大学学报 , 2004 , (5) : 92 941 [ 2 ] 崔甫1 矫直原理与轿直机械 [M] 1 北京: 冶金工业出版社120021 [ 3 ] 王会刚 1 H 型钢矫直机理及有限元动态仿真 [ D ] 1 北京科技
关键词 : ABAQU S ; Pyt ho n ; 后处理 ; 数值模拟 ; 塑性成形 中图分类号 : TP391 文献标识码 : A 文章编号 : 100023940 ( 2006) 0420111204
Appl ication of second2developed ABAQUS post2process on numerical simulation of plastic forming
模拟的结果 , 本文提出使用 Pyt ho n 语言对 ABAQU S 后处理进行二次开发来达到这一目的 。文中探讨了二次开发 实现的原理 , 以及其中文件的读写与复制 、数据读取与处理 、结果输出与查看等关键技术 , 并以一个厚度处理的实 例来说明 。结果表明使用 Pyt ho n 对 ABAQU S 模拟产生的结果数据库进行处理 , 可以得到所要查看的厚度数据 , 从而为浏览结果以及指导后续的模拟优化提供了便利 。
abaqus二次开发
Abaqus 使用FQA:Q: abaqus的图形如何copy?A: file>print>file格式为png，可以用Acdsee打开。
Q: 用Abaqus能否计算[Dep]不对称的问题?A: 可以，并且在step里面的edit step对话框other里面的matrix solver有个选项。
Q: 弹塑性矩阵【D】与ddsdde有何联系?A: stress=D*stran；d(stress)=ddsdde*d(stran)。
Q: 在abaqus中，如果采用umat,利用自己的本构，如何让abaqus明白这种材料的弹塑性应变，也就是说，如何让程序返回弹性应变与塑性应变，好在output中输出，我曾想用最笨地方法，在uvarm中定义输出，利用getvrm获取材料点的值，但无法获取增量应力，材料常数等，研究了帮助中的例子，umatmst3.inp,umatmst3.for,他采用mises J2 流动理论，我在output history 显示他已进入塑性状态，但他的PE仍然为0！！?A: 用uvar( )勉强成功。
Q: 本人在用umat作本构模型时，*static,1,500,0.000001,0.1 此时要求的增量步很多，即每次增量要很小，*static1,500 时，在弹性向塑性过度时，出现错误，增量过大，出现尖点.?A: YOU CAN TRY AS FOLLOWS:*STEP,EXTRAPOLA TION=NO,INC=2000000*STA TIC0.001,500.0,0.00001,0.1。
Q: 模型中存在两个物体的接触，计算过程中报错，怎么回事?A: 接触问题不收敛有两个方面不妨试试：一、在*CONTACT PAIR 里调试ADJUST参数；二、调一些模型参数，比如FRICTION等。
Q: 在边界条件和加载时，总是有initial这个步，然后是我们自己定义的加载步，请问这个initial步,主要作用是什么？能不能去掉？A: 不能去掉,所有的分析都有,是默认的步。
第 章 ABAQUS用户材料子程序二次开发及应用
C CHARACTER*80 CMNAME DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),
1 DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS), 2 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1), 3 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)
PROPS (NPROPS)：材料常数数组。材料常数的个数，等于关键词“*USER MATERIAL”中 “CONSTANTS”常数设定的值。矩阵中元素的数值对应于关键词“USER MATERIAL”下面的数 据行。
SSE，SPD，SCD：分别定义每一增量步的弹性应变能，塑性耗散和蠕变耗散。它们对计算结 果没有影响，仅仅作为能量输出。 STRAN (NTENS)：应变数组。
本章导读：
本章主要介绍了 ABAQUS 材料模型库和单元库、用户子程序 UMAT 接口原理以及 ABAQUS 对于材料非线性问题的处理，然后就岩土介质弹塑性本构积分算法以及 Drucker-Prager 模型和 Mohr-Coulomb 模型参数之间的转换关系进行了推导。最后，以修正的 Mohr-Coulomb 模型为例， 对用户材料子程序 UMAT 二次开发进行了讲解，并给出算例验证所开发子程序的可靠性和精确性。
挖掘等领域；Cam-Clay 模型，适合于粘土类土壤材料模拟；Mohr-Coulomb 模型，这种模型与 Capped Drucker-Prager 模型相似，但可以考虑不光滑小表面情况；泡沫材料模型可以模拟高度挤压材料， 可用于消费品包装及车辆安全装置等领域；混凝土材料模型，体现混凝土弹塑性破坏理论；渗透性 材料模型，定义依赖孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性的渗透性材料。
ABAQUS子程序UMAT里弹塑本构的实现
前言有限元法是工程中广泛使用的一种数值计算方法。
它是力学、计算方法和计算机技术相结合的产物。
在工程应用中，有限元法比其它数值分析方法更流行的一个重要原因在于：相对与其它数值分析方法，有限元法对边界的模拟更灵活，近似程度更高。
所以，伴随着有限元理论以及计算机技术的发展，大有限元软件的应用证变得越来越普及。
ABAQUS软件一直以非线性有限元分析软件而闻名，这也是它和ANSYS,Nastran等软件的区别所在。
非线性有限元分析的用处越来越大，因为在所用材料非常复杂很多情况下，用线性分析来近似已不再有效。
比方说，一个复合材料就不能用传统的线性分析软件包进行分析。
任何与时间有关联，有较大位移量的情况都不能用线性分析法来处理。
多年前，虽然非线性分析能更适合、更准确的处理问题，但是由于当时计算设备的能力不够强大、非线性分析软件包线性分析功能不够健全，所以通常采用线性处理的方法。
这种情况已经得到了极大的改善，计算设备的能力变得更加强大、类似ABAQUS这样的产品功能日臻完善，应用日益广泛。
非线性有限元分析在各个制造行业得到了广泛应用，有不少大型用户。
航空航天业一直是非线性有限元分析的大客户，一个重要原因是大量使用复合材料。
新一代波音 787客机将全部采用复合材料。
只有像 ABAQUS这样的软件，才能分析包括多个子系统的产品耐久性能。
在汽车业，用线性有限元分析来做四轮耐久性分析不可能得到足够准确的结果。
分析汽车的整体和各个子系统的性能要求（如悬挂系统等）需要进行非线性分析。
在土木工程业， ABAQUS能处理包括混凝土静动力开裂分析以及沥青混凝土方面的静动力分析，还能处理高度复杂非线性材料的损伤和断裂问题，这对于大型桥梁结构，高层建筑的结构分析非常有效。
瞬态、大变形、高级材料的碰撞问题必须用非线性有限元分析来计算。
线性分析在这种情况下是不适用的。
以往有一些专门的软件来分析碰撞问题，但现在ABAQUS在通用有限元软件包就能解决这些问题。
ABAQUS二次开发教程
ABAQUS（Python语言）二次开发人生苦短，我用Python作者：Fan Shengbao2017年12月目录第一章 Python程序基本语法 (1)1.1 Python语法结构 (1)1.2 Python元组 (1)1.3 Python列表 (2)1.4 Python字典 (3)1.5 Python集合 (3)1.6 Python字符串 (4)1.7 Python分支语句 (5)1.8 Python循环语句 (5)1.8.1for循环51.8.2while循环51.9 Python定义函数 (6)1.10 Python模块 (7)1.11 Python包 (7)1.12 Python文件和目录 (7)1.12.1 目录操作 (7)1.12.2 文件操作 (8)1.13 Python异常处理 (8)第二章 ABAQUS/Python二次开发 (9)2.1 ABAQUS执行Python程序 (9)2.2 编写ABAQUS/Python程序 (10)2.3 ABAQUS录制Python程序 (10)2.4 ABAQUS/Python对象介绍 (11)2.4.1 session对象 (11)2.4.2 mdb对象 (11)2.4.3 odb对象 (13)2.5 ABAQUS完整二次开发示例 (14)2.6 ABAQUS二次开发常用函数 (16)。
2.6.1 Part模块常用函数 (16)3ABAQUS（Python语言）二次开发教程第一章 Python程序基本语法1.1Python语法结构Python语言以缩进来约束每个程序块，编写程序时要特别注意每一行的缩进量，同一层次的语句应具有相同的缩进量。
下面是一段Python程序示例：#-*- coding:utf-8 -*-for i in range(1,10):for j in range(1,i+1):print str(j)+'x'+str(i)+' = '+str(i*j),print该段程序主要功能是实现乘法口诀表输出打印，其中“#-*- coding:utf-8 -*-”是约定文档的编码方式。
Abaqus二次开发介绍
Abaqus⼆次开发介绍ABAQUS提供了两种⼆次开发的接⼝，⼀是⼦程序接⼝（user subroutine），⼀种是脚本接⼝（Abaqus scripting interface），Abaqus的脚本语⾔是在python语⾔的基础上进⾏的定制开发，它扩充了python的对象模型和数据类型，使Abaqus脚本接⼝的功能更加强⼤，⼀般来说，Abaqus脚本接⼝可以实现以下功能①创建、修改ABAQUS模型中的属性，如部件、材料、荷载和分析步等②创建、修改和提交分析作业③读取和写⼊ABAQUS输出数据⽂件④查看分析结果Abaqus中python脚本的通信关系如下图所⽰从图中可以看出，ABAQUS可以通过三种⽅式运⾏脚本⽂件（1）GUI。
Abaqus在采⽤GUI进⾏建模的同时，会⽣成⼀个rpy格式的脚本⽂件。
当然，也可以通过macro管理器录制⼀段宏命令（2）命令⾏。
在abaqus CAE界⾯底端的命令⾏键⼊python命令，点击回车后即可⾃动运⾏。
（3）编辑脚本⽂件。
预先编辑好脚本⽂件，在start session 对话框或者file按钮⾥选择run script运⾏脚本。
也可以在ABAQUS command窗⼝中键⼊命令运⾏脚本Abaqus cae script=myscript.pyAbaqus cae startup=myscript.py启动CAE界⾯并运⾏脚本Abaqus viewer script=myscript.pyAbaqus viewer startup=myscript.py启动Viewer并运⾏脚本Abaqus cae noGUI=myscript.pyAbaqus viewer noGUI=myscript.py不启动CAE或者Viewer运⾏脚本此外，ABAQUS也提供了⼀个python编译器，可以通过file→abaqus pde运⾏详细的python命令，⼤家可以通过帮助⽂件中的Abaqus Scripting Reference Guide进⾏查看。
(完整word)ABAQUS-UMAT弹塑本构二次开发的实现
前言有限元法是工程中广泛使用的一种数值计算方法。
它是力学、计算方法和计算机技术相结合的产物。
在工程应用中，有限元法比其它数值分析方法更流行的一个重要原因在于:相对与其它数值分析方法，有限元法对边界的模拟更灵活，近似程度更高。
所以，伴随着有限元理论以及计算机技术的发展，大有限元软件的应用证变得越来越普及。
ABAQUS软件一直以非线性有限元分析软件而闻名，这也是它和ANSYS，Nastran等软件的区别所在。
非线性有限元分析的用处越来越大，因为在所用材料非常复杂很多情况下，用线性分析来近似已不再有效。
比方说，一个复合材料就不能用传统的线性分析软件包进行分析。
任何与时间有关联，有较大位移量的情况都不能用线性分析法来处理。
多年前，虽然非线性分析能更适合、更准确的处理问题，但是由于当时计算设备的能力不够强大、非线性分析软件包线性分析功能不够健全，所以通常采用线性处理的方法。
这种情况已经得到了极大的改善，计算设备的能力变得更加强大、类似ABAQUS这样的产品功能日臻完善，应用日益广泛。
非线性有限元分析在各个制造行业得到了广泛应用,有不少大型用户。
航空航天业一直是非线性有限元分析的大客户，一个重要原因是大量使用复合材料。
新一代波音 787客机将全部采用复合材料。
只有像 ABAQUS这样的软件，才能分析包括多个子系统的产品耐久性能。
在汽车业，用线性有限元分析来做四轮耐久性分析不可能得到足够准确的结果.分析汽车的整体和各个子系统的性能要求(如悬挂系统等）需要进行非线性分析。
在土木工程业， ABAQUS能处理包括混凝土静动力开裂分析以及沥青混凝土方面的静动力分析，还能处理高度复杂非线性材料的损伤和断裂问题,这对于大型桥梁结构,高层建筑的结构分析非常有效。
瞬态、大变形、高级材料的碰撞问题必须用非线性有限元分析来计算。
线性分析在这种情况下是不适用的。
以往有一些专门的软件来分析碰撞问题,但现在ABAQUS在通用有限元软件包就能解决这些问题。
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目录
摘 要 .........................................................................................................................................I ABSTRACT ............................................................................................................................ II 1. 绪论 ................................................................................................................................... 1
前言
有限元法是工程中广泛使用的一种数值计算方法。它是力学、计算方法和计算机 技术相结合的产物。在工程应用中，有限元法比其它数值分析方法更流行的一个重要 原因在于：相对与其它数值分析方法，有限元法对边界的模拟更灵活，近似程度更高。 所以，伴随着有限元理论以及计算机技术的发展，大有限元软件的应用证变得越来越 普及。
1.1. 课题的研究背景..................................................................................................... 1 1.2. 本文的研究内容和方法......................................................................................... 2 2. 基于 ABAQUS 软件的二次开发..................................................................................... 3 2.1. ABAQUS 介绍 ....................................................................................................... 3 2.2. ABAQUS 各模块简介 ........................................................................................... 3 2.3. ABAQUS 的二次开发平台.................................................................................... 5 2.4. ABAQUS 的二次开发语言.................................................................................... 6 3. 用户材料子程序 UMAT................................................................................................... 8 3.1. UMAT 开发环境设置 ............................................................................................ 8 3.2. UMAT 注意事项 .................................................................................................... 9 3.3. UMAT 接口的原理 ............................................................................................... 10 3.4. UMAT 的使用方法 ............................................................................................... 12 4. 材料非线性问题 ............................................................................................................. 14 4.1. 材料的弹塑性本构关系....................................................................................... 14 4.2. 非线性有限元算法理论....................................................................................... 17 4.3. 增量理论常刚度法公式推导............................................................................... 20 4.4. 增量理论切线刚度法公式推导........................................................................... 21 5. UMAT 程序设计和编码 ................................................................................................. 25 5.1. 本构关系描述....................................................................................................... 25 5.2. 常刚度法程序设计............................................................................................... 27 5.3. 常刚度法程序编码............................................................................................... 29 5.4. 切线刚度法程序设计........................................................................................... 32 5.5. 切线刚度法程序编码........................................................................................... 36 5.6. 程序的调试........................................................................................................... 39 6. 程序验证 ......................................................................................................................... 40
这种情况已经得到了极大的改善，计算设备的能力变得更加强大、类似 ABAQUS 这 样的产品功能日臻完善，应用日益广泛。
非线性有限元分析在各个制造行业得到了广泛应用，有不少大型用户。航空航天 业一直是非线性有限元分析的大客户，一个重要原因是大量使用复合材料。新一代波 音 787 客机将全部采用复合材料。只有像 ABAQUS 这样的软件，才能分析包括多个子 系统的产品耐久性能。在汽车业，用线性有限元分析来做四轮耐久性分析不可能得到 足够准确的结果。分析汽车的整体和各个子系统的性能要求（如悬挂系统等）需要进 行非线性分析。在土木工程业， ABAQUS 能处理包括混凝土静动力开裂分析以及沥青混 凝土方面的静动力分析，还能处理高度复杂非线性材料的损伤和断裂问题，这对于大 型桥梁结构，高层建筑的结构分析非常有效。
瞬态、大变形、高级材料的碰撞问题必须用非线性有限元分析来计算。线性分析 在这种情况下是不适用的。以往有一些专门的软件来分析碰撞问题，但现在 ABAQUS 在 通用有限元软件包就能解决这些问题。所以，ABAQUS 可以在一个软件完成线性和非线 性分析。
ABAQUS 给用户提供了强大二次开发接口，尤其是在材料本构方面，给用户开发符 合实际工程的材料本构模型提供了强大帮助，本文将针对其用户材料子程序展开研究， 总结常用材料模型的开发方法。
ABAQUS 软件一直以非线性有限元分析软件而闻名，这也是它和 ANSYS,Nastran 等 软件的区别所在。非线性有限元分析的用处越来越大，因为在所用材料非常复杂很多 情况下，用线性分析来近似已不再有效。比方说，一个复合材料就不能用传统的线性 分析软件包进行分析。任何与时间有关联，有较大位移量的情况都不能用线性分析法 来处理。多年前，虽然非线性分析能更适合、更准确的处理问题，但是由于当时计算 设备的能力不够强大、非线性分析软件包线性分析功能不够健全，所以通常采用线性 处理的方法。
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6.1. 问题描述............................................................................................................... 41 6.2. 本构关系............................................................................................................... 42 6.3. ABAQUS 自带材料模型计算 ............................................................................. 42 6.4. 常刚度法的 UMAT 验证 ..................................................................................... 44 6.5. 切线刚度法的 UMAT 验证 ................................................................................. 46 6.6. 两种算法的比较分析........................................................................................... 48 7. 结论与展望 ..................................................................................................................... 52 7.1. 结论....................................................................................................................... 52 7.2. 展望....................................................................................................................... 52 致 谢 ..........................................................................................................ห้องสมุดไป่ตู้........................... 54 参考文献 ................................................................................................................................ 55 附 1：ABAQUS 自带弹塑性材料验证的 INP 文件 ........................................................... 56 附 2：用于算法验证的 INP 文件......................................................................................... 62