ABAQUS用户子程序小例子

合集下载

abaqus2用户单元子程序

20 ABAQUS用户单元子程序(UEL)在这一章中将列举两个在这些年里发展过的ABAQUS/Standard用户单元子程序（UEL）。

第一个例子是一个非线性的索单元，我们的目的是通过这个比较简单的例子让读者了解用户单元子程序的基本开发过程；第二个例子是一个用于计算应变梯度理论的单元，应变梯度是当今比较热点的一个科研前沿问题，有各种理论，我们为了验证新的理论，需要数值结果与实验对照来进行评价，整个例子的目的是通过它说明用户子单元可以求解的问题范围很广，但是由于内容比较艰深，程序也很长，所以这个例子我们并没有给出最后的全部程序。

另外，到目前为止，ABAQUS还只有隐式求解器ABAQUS/Standard支持用户自定义单元，而显式求解器ABAQUS/Explicit中还不支持这一功能。

20.1 非线性索单元20.1.1 背景钢索斜拉桥和斜拉索结构广泛应用于土木工程建筑上。

索力的计算分析是设计和施工的关键环节。

清华大学工程力学系在采用ABAQUS进行荆沙长江斜拉桥的计算机仿真分析（这个项目我们已在第15章“ABAQUS在土木工程中的应用（一）——荆州长江大桥南汊斜拉桥结构三维仿真分析”中讨论过）时，也曾进行了自行建立索单元的尝试。

本节介绍的就是这方面的工作。

香港理工大学土木与结构工程系采用ABAQUS有限元软件进行计算，完成了香港Ting Kau斜拉桥和Tsing Ma悬索桥的结构计算和分析。

对于钢索计算，他们采用梁单元进行模拟。

由于梁单元含有弯曲刚度，计算的高阶频率值偏高，周期较低。

一般假设索是单向受拉力的构件。

随着应变的非线性增加，索力呈非线性增加。

尽管ABAQUS单元库中有500个以上的单元类型，但是，还没有索单元。

本文发展了三维非线性索单元模型，形成ABAQUS的用户单元子程序，可以利用ABAQUS输入文件调入到具体的分析中。

通过静态和动态例题的计算比较，索单元工作良好。

20.1.2 基本公式在三维索单元计算中，如图20-1所示，坐标x 和位移u 的变量表达式为：ij ji i j ji u u u x x x -=-= (x,y,z) (u,v,w) (20-1)应变的公式为：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++++=222211ji ji ji ji ji ji ji ji ji w v u w z v y u x L ε (20-2)公式（20-2）中，L 为索的长度，索的张力为：0N AE N +=ε(20-3)在公式（20-3）中，A 为截面面积，E 为弹性模量，N 0为初始张力。

ABAQUS用户子程序

这个没有任何关系的，这个错误将在ABAQUS调用UMAT的时候自动会找到，仅仅有这个错误
将没有任何影响的。也就是说，ABAQUS中调用的时候，实际并不存在这个错误。FT，忘了
说一句了，你把ABA_PARAM.INC.dp或ABA_PARAM.INC.sp拷到你的程序工作空间后，应该将
几个关于子程序的问题及相应解答
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，
static
1,500 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
PARAMETER (PLOAD=100.E4)
IF (KSTEP.EQ.1) THEN ！当STEP=1时的荷载大小
P=PLOAD
ELSE IF (KSTEP.EQ.2) THEN ！当STEP＝2时的荷载大小
P=COORDS(1)PLOAD ！施加在积分点的荷载P是坐标的函数
态变量矩阵中的任何矢量或者张量都必须通过旋转来考虑材料的刚体运动。
状态变量矩阵的维数，等于关键字“DEPVAR”定义的数值。状态变量矩阵的维数通过ABAQUS 输入文件中的关键字“DEPVAR”定义，关键字下面数据行的数值即为状态变量矩阵的维数。
材料常数的个数，等于关键字“USER MATERIAL”中“CONSTANTS”常数设定的值。
STRESS （NTENS）
应力张量矩阵，对应NDI 个直接分量和NSHR 个剪切分量。在增量步的开始，应力张量矩阵中的数值通过UMAT 和主程序之间的接口传递到UMAT 中，在增量步的结束UMAT 将对应力张量矩阵更新。对于包含刚体转动的有限应变问题，一个增量步调用UMAT 之前就已经对应力张量的进行了刚体转动，因此在UMAT 中只需处理应力张量的共旋部分。UMAT 中应力张量的度量为柯西（真实）应力。

Abaqus材料用户子程序UMAT基础知识及手册例子完整解释

1、为何需要使用用户材料子程序（User-Defined Material, UMAT ）？很简单，当ABAQUS 没有提供我们需要的材料模型时。

所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS 已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。

UMAT 子程序具有强大的功能，使用UMAT 子程序：(1)可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS 材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。

(2) 几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQU S 中的任何单元。

(3) 必须在UMAT 中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian ）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。

(4) 可以和用户子程序“USDFLD ”联合使用，通过“USDFLD ”重新定义单元每一物质点上传递到UMAT 中场变量的数值。

2、需要哪些基础知识？先看一下ABAQUS 手册（ABAQUS Analysis User's Manual ）里的一段话：Warning: The use of this option generally requires considerable expertise(一定的专业知识). The user is cautioned that the implementation （实现） of any realistic constitutive （基本） model requires extensive （广泛的） development and testing. Initial testing on a single eleme nt model with prescribed traction loading （指定拉伸载荷） is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation ）而已。

abaqus子程序umat编写hashin准则

Hashin准则是一种常用的材料失效准则，用于模拟复合材料的损伤和失效。

在ABAQUS中，你可以使用UMAT（用户自定义材料行为）子程序来实现Hashin准则。

以下是一个简单的UMAT子程序示例，用于实现Hashin准则：```c#include "umat.h"#define N 10void UMAT(const int *nIntPoints, const int *nExtPoints, const double *dS, const double *dSP, const double *dStrain, const double*dStress, double *dStrainInc, double *dStressInc, double *dStress历史, int *nFail){double S[N], S0[N];int i;double E1 = dStrain[0];double E2 = dStrain[1];double E3 = dStrain[2];double sigma1 = dStress[0];double sigma2 = dStress[1];double sigma3 = dStress[2];double sigma历史1 = dStress历史[0];double sigma历史2 = dStress历史[1];double sigma历史3 = dStress历史[2]; double m1 = 0.0;double m2 = 0.0;double m3 = 0.0;double n1 = 0.0;double n2 = 0.0;double n3 = 0.0;for (i=0; i<N; i++) {S[i] = sqrt(dS[i]);S0[i] = sqrt(dSP[i]);m1 += S[i] / sigma1;m2 += S[i] / sigma2;m3 += S[i] / sigma3;n1 += S0[i] / sigma历史1;n2 += S0[i] / sigma历史2;n3 += S0[i] / sigma历史3;}if (m1 < 1.0e-6) m1 = 1.0e-6;if (m2 < 1.0e-6) m2 = 1.0e-6;if (m3 < 1.0e-6) m3 = 1.0e-6;if (n1 < 1.0e-6) n1 = 1.0e-6;if (n2 < 1.0e-6) n2 = 1.0e-6;if (n3 < 1.0e-6) n3 = 1.0e-6;double sigmaT = sqrt(m1*m2*m3);double sigmaLT = sqrt(n1*n2*n3);if (sigmaT < sigmaLT) {*nFail = 1; // 损伤发生，将nFail设为1表示材料失效return; // 退出UMAT函数，不再进行应力和应变增量计算} else {*nFail = 0; // 没有损伤发生，将nFail设为0表示材料仍然有效return; // 退出UMAT函数，继续进行应力和应变增量计算}}```以上代码实现了Hashin准则的简单形式，即当总剪切应力小于长纤维方向的纤维应力时，复合材料发生损伤。

ABAQUS_Standard用户材料子程序实例

ABAQUS/Standard 用户材料子程序实例－Johnson-Cook 金属本构模型卢剑锋庄茁* 张帆清华大学工程力学系北京 100084摘要：用户材料子程序是ABAQUS 提供给用户定义自己的材料属性的Fortran 程序接口，使用户能使用ABAQUS 材料库中没有定义的材料模型。

ABAQUS 中自有的Johnson-Cook 模型只能应用于显式ABAQUS/Explicit 程序中，而我们希望能在隐式ABAQUS/Standard 程序中更精确的实现本构积分，而且应用Johnson-Cook 模型的修正形式。

这就需要通过ABAQUS/Standard 的用户材料子程序UMAT 编程实现。

在UMAT 编程中使用了率相关塑性理论以及完全隐式的应力更新算法。

1 Johnson-Cook 强化模型简介Johnson-Cook （JC ）模型用来模拟高应变率下的金属材料。

JC 强化模型表示为三项的乘积，分别反映了应变硬化，应变率硬化和温度软化。

这里使用JC 模型的修正形式：()()*01ln 11n mA B C T εσεε=+++−&& 并使参考应变率01ε=&，这样公式中的A 即为材料的静态屈服应力。

公式中包含,,,,A B n C m 五个参数，需要通过实验来确定。

2 ABAQUS 用户材料子程序用户材料子程序（User-defined Material Mechanical Behavior ，简称UMAT ）通过与ABAQUS 主求解程序的接口实现与ABAQUS 的数据交流。

在输入文件中，使用关键字“*USER MATERIAL”表示定义用户材料属性。

子程序概况与接口UMAT 子程序具有强大的功能，使用UMAT 子程序：(1) 可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS 材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。

(2)几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQUS中的任何单元；(3)必须在UMAT中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。

浅谈ABAQUS用户子程序

Home浅谈ABAQUS用户子程序李青清华大学工程力学系摘要本文首先概要介绍了ABAQUS的用户子程序和应用程序，然后从参数，功能两方面详细论述了DLOAD, UEXTERNALDB, URDFIL三个用户子程序和GETENVVAR，POSFIL，DBFILE三个应用程序，并详细介绍了ABAQUS的结果文件（.FIL）存储格式。

关键字ABAQUS，用户子程序，应用程序，结果文件一、前言：ABAQUS为用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口（USER SUBROUTINE）和应用程序接口(UTILITY ROUTINE)。

ABAQUS 6.2.5一共有42个用户子程序接口，13个应用程序接口，用户可以定义包括边界条件、荷载条件、接触条件、材料特性以及利用用户子程序和其它应用软件进行数据交换等等。

这些用户子程序接口使用户解决一些问题时有很大的灵活性，同时大大的扩充了ABAQUS的功能。

例如：如果荷载条件是时间的函数，这在ABAQUS/CAE 和INPUT 文件中是难以实现的，但在用户子程序DLOAD中就很容易实现。

二．在ABAQUS中使用用户子程序ABAQUS的用户子程序是根据ABAQUS提供的相应接口，按照FORTRAN语法用户自己编写的代码。

在一个算例中，用户可以用到多个用户子程序，但必须把它们放在一个以.FOR为扩展名的文件中。

运行带有用户子程序的算例时有两种方法，一是在CAE中运行，在EDIT JOB菜单的GENERAL子菜单的USER SUBROUTINE FILE对话框中选择用户子程序所在的文件即可；另外是在ABABQUS COMMAND用运行，语法如下：ABAQUS JOB=[JOB] USER¡[.FOR]¡C用户在编写用户子程序时，要注意以下几点：1．用户子程序不能嵌套。

即任何用户子程序都不能调用任何其他用户子程Home序，但可以调用用户自己编写的FORTRAN子程序和ABAQUS应用程序。

ABAQUS用户子程序学习小结

ABAQUS用户子程序学习小结1 FORTRAN语言中的“I-N规则”:I、J、K、L、M、N开头的为整型变量，其他开头为实型变量;1.1 Fortran书写格式:1-5列:标号区;6列:续写标号区，一般就写"1";7-72列:语句区，本区内空格无效;注释行以C开头，本行内书写格式无要求;参考周煦《FORTRAN77结构化程序设计》，中国科学技术出版社，1995，38-40页 2 DIMENSION COORDS(3)表示声明一个含3个元素的数组，下标分别为1、2、3，访问形式为COORDS(n)，n为1,3;3 子程序(*.for)文件中如何输出调试信息:WRITE(6,*)'COORDS(1)',COORDS(1)，在*.dat文件中可看到输出，如果希望WRITE输出到msg文件中，则写为WRITE(7,*)'COORDS...;4 用户子程序DLOAD中COORDS数组的含义:COORDS(1)也是一个数组，存贮单元集合中所有单元积分点的X坐标，COORDS(2)存贮Y坐标，相应INP文件中的写法为:*DLOADPY,PYNU其中PY为单元集合名称，定义方法为:*Elset, elset=BEAM, generate1, 5, 1...*ELSET,ELSET=PYBEAM5 DLOAD中F的定义方法:F只有定义在单元积分点上才有效，例如:F=1.0*COORDS (1)附一个简单实例:beam.inp文件:*Heading** Job name: Job-1 Model name: beam *Preprint, echo=NO, model=NO, history=NO, contact=NO**** PARTS***Part, name=PART-1*End Part**** ASSEMBLY***Assembly, name=Assembly***Instance, name=PART-1-1, part=PART-1 *Node1, 0., 0.2, 20., 0.3, 40., 0.4, 60., 0.5, 80., 0.6, 100., 0. *Element, type=B311, 1, 22, 2, 33, 3, 44, 4, 55, 5, 6*Elset, elset=BEAM, generate1, 5, 1** Region: (Section-1-BEAM:BEAM), (Beam Orientation:BEAM)** Section: Section-1-BEAM Profile: Profile-1*Beam Section, elset=BEAM, material=STEEL, temperature=GRADIENTS, section=RECT0.2, 5.0.,0.,-1.*End Instance*Nset, nset=ENDS, instance=PART-1-11, 6*Nset, nset=_M4, internal, instance=PART-1-16,*Nset, nset=_M5, internal, instance=PART-1-11,*End Assembly**** MATERIALS***Material, name=STEEL*Elastic210000., 0.3*ELSET,ELSET=PYBEAM**** BOUNDARY CONDITIONS**** Name: Disp-BC-1 Type: Symmetry/Antisymmetry/Encastre*Boundary_M4, ENCASTRE** ---------------------------------------------------------------- **** STEP: Step-1***Step, name=Step-1*Static**** LOADS**** Name: CFORCE-1 Type: Concentrated force*DLOADPY,PYNU**** OUTPUT REQUESTS****** FIELD OUTPUT: F-Output-1 ***Output, field, variable=PRESELECT **** FIELD OUTPUT: F-Output-2 ***Output, field*Element OutputSF,**** HISTORY OUTPUT: H-Output-1 ***Output, history*Node Output, nset=ENDSCF1, CF2, CF3, CM1, CM2, CM3, RF1, RF2 RF3, RM1, RM2, RM3, U1, U2, U3, UR1 UR2, UR3*El Print, freq=999999*Node Print, freq=999999*End Stepbbb.for文件SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,COORDS,1 JLTYP,SNAME) CINCLUDE 'ABA_PARAM.INC'CDIMENSION TIME(2), COORDS (3)CHARACTER*80 SNAMEWRITE(6,*)'COORDS(3)',COORDS(3)F=1.0*COORDS (1)RETURNEND运行方法:在Abaqus Command提示符后输入:abaqus job=beam user=bbb interactive 子程序如下～如何编写，调研子程序,子程序USDFLD中给固化度赋了一个初值1×10-4。

浅谈ABAQUS用户子程序

这些用户子程序接口使用户解决一些问题时有很大的灵活性，同时大大的扩充了ABAQUS的功能。

例如：如果荷载条件是时间的函数，这在ABAQUS/CAE 和INPUT 文件中是难以实现的，但在用户子程序DLOAD中就很容易实现。

二．在ABAQUS中使用用户子程序ABAQUS的用户子程序是根据ABAQUS提供的相应接口，按照FORTRAN语法用户自己编写的代码。

在一个算例中，用户可以用到多个用户子程序，但必须把它们放在一个以.FOR为扩展名的文件中。

即任何用户子程序都不能调用任何其他用户子程Home序，但可以调用用户自己编写的FORTRAN子程序和ABAQUS应用程序。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Y
**
*Assembly, name=Assembly
**
*Instance, name=Part-1-1, part=Part-1
*Node
1, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.400000006
2, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.400000006
3, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.400000006
4, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.400000006
5, 0.0399999991,
0., 0.400000006
6, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.389999986
C IF (NDI.NE.3) THEN WRITE (6,*) 'THIS UMAT MAY ONLY BE USED FOR ELEMENTS
1 WITH THREE DIRECT STRESS COMPONENTS' CALL XIT ENDIF
C C ELASTIC PROPERTIES
EMOD=PROPS(1) ENU=PROPS(2) EBULK3=EMOD/(1-2*ENU) EG2=EMOD/(1+ENU) EG=EG2/2 EG3=3*EG ELAM=(EBULK3-EG2)/3 C C ELASTIC STIFFNESS C DO K1=1, NDI DO K2=1, NDI DDSDDE(K2, K1)=ELAM END DO DDSDDE(K1, K1)=EG2+ELAM END DO DO K1=NDI+1, NTENS DDSDDE(K1 ,K1)=EG END DO C C CALCULATE STRESS C DO K1=1, NTENS DO K2=1, NTENS STRESS(K2)=STRESS(K2)+DDSDDE(K2, K1)*DSTRAN(K1) END DO END DO C RETURN END 5 INP 输入文件
31, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.340000004
32, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.340000004
33, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.340000004
34, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.340000004
15, 0.0399999991,
0., 0.379999995
16, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.370000005
17, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.370000005
18, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.370000005
27, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.349999994
28, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.349999994
29, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.349999994
30, 0.0399999991,
0., 0.349999994
39, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.330000013
40, 0.0399999991,
0., 0.330000013
41, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.319999993
42, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.319999993
55, 0.0399999991,
0., 0.300000012
56, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.289999992
57, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.289999992
58, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.289999992
SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT, 1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED, 2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT, 3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)
include 'aba_param.inc' CHARACTER*8 CMNAME DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),DDSDDE(NTENS,NTENS), 1 DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS), 2 TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3), 3 DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) C UMAT FOR ISOTROPIC ELASTICITY C CANNOT BE USED FOR PLANE STRESS C ---------------------------------------------------------------C PROPS(1) - E C PROPS(2) - NU C ----------------------------------------------------------------
63, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.280000001
64, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.280000001
65, 0.0399999991,
0., 0.280000001
66, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.270000011
35, 0.0399999991,
0., 0.340000004
36, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.330000013
37, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.330000013
38, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.330000013
实例：最简单的杆件单轴拉伸，材料本构模型采用线弹性模型， E＝206000MPa, ν=0.3。左端约束，右端施加均布力 q=1。
Author: xueweek 希望这个小例子能帮助初学者减少一两天的摸索时间
1 材料本构模型：σ=Eε
在 Property 中定义材料时，在 General 下选中 User Material，输入 206000，0.3。以上两个数值代表 E、ν，在用户子程序中代表着 PROPS(1)、PROPS(2)。然后在 General 下选中 Depvar，由于该例子中没有使用状态变量，因此在第一项中输入大于 0 的数值即可。
47, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.310000002
48, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.310000002
49, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.310000002
50, 0.0399999991,
0., 0.310000002
7, 0.0399999991, 0.0299999993, 0.389999986
8, 0.0399999991, 0.0199999996, 0.389999986
9, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.389999986
10, 0.0399999991,
0., 0.389999986
3 结果以下两张图分布是用户子程序和 ABAQUS 自带的材料模型得到的应力
云图，可以看出两种图形完全相同。
4 UMAT 子程序对于初学者来说，需要注意的是，FORTRAN 对于程序语言格式上的要求。例如，对于
FORTRAN 语言，前六个字符必须空出来，等等。检查语法最好的方法就是在 FORTRAN 编译器上进行编译。
建模大家都会，故省略
2 ABAQUS 调用用户子程序
大家在论坛上也可以看到很多方法，我这里指介绍最简单的一种。在 Job Manager 中点击 Edit 选项，在 General 选项的最后一项中选择自己建立好的用户子程序文件。（注：用户子程序文件可以使用文本编辑器进行编辑，当然也可以用 Fortran 编译器，如果对自己的用户子程序文件的语法不放心，可以先用 Fortan 编译器进行编译，不过编译前要先建立 Project，关于 Fortran 编译，这里不再介绍）。完成后，点击 submit 即可进行分析。
*Heading ** Job name: Job-1 Model name: Model-1 ** Generated by: Abaqus/CAE 6.10-1 *Preprint, echo=NO, model=NO, history=NO, contact=NO ** ** PARTS ** *Part, name=Part-1 *End Part **
59, 0.0399999991, 0.00999999978, 0.289999992
60, 0.0399999991,
0., 0.289999992
61, 0.0399999991, 0.0399999991, 0.280000001