Abaqus子程序经典介绍————复合材料固化温度场所用到四个子程序详解

复合材料固化仿真所用到四个子程序详解冯希金目录1. 子程序FILM详解 (3)1.1 子程序FILM的功能描述 (3)1.2 程序界面 (3)1.3 需要定义的变量 (3)1.4 从例程中传递进来的信息 (4)1.5 FILM子程序与INP文件的关系 (5)2. 用户子程序HETVAL (7)2.1子程序HETVAL的功能描述 (7)2.2 程序界面 (7)2.3 需要定义的变量 (7)2.4 可以被更新的变量 (7)2.5 传递到子程序中的信息 (8)2.6子程序HETVAL与INP文件的关系 (8)3. 子程序disp (9)3.1 子程序DISP的功能描述 (9)3.2 程序界面 (9)3.3 需要定义的变量 (9)3.4 传递到子程序中的信息 (9)1. 子程序FILM详解1.1 子程序FILM的功能描述该子程序在热交换分析中用来定义非均匀的对流换热系数和环境温度（sink temperature）。

它的应用在于：（1）可以用来定义基于节点的、基于单元的或者是基于面的非均匀对流换热系数。

（2）可以用来定义环境温度，这个环境温度可以是空间位置、时间、温度、节点号、单元号、积分点号等的函数。

（3）在允许热交换的过程中被调用，这些热交换可以是节点间的、或者是面的积分点间的，它们可以是基于节点、单元或面的非均匀对流条件。

（4）忽略了振幅（5）不论是基于单元的还是基于面的对流换热，都采用一阶热传导单元的节点作为面积分点。

1.2 程序界面1.3 需要定义的变量H(1) ——节点上的对流换热系数，单位是：JT–1L–2–1. H(1) 作为基于节点、基于单元或者是基于面的对流换热条件的数值被传递到例程中参与计算。

如果没有定义值，那么H1（1）被初始化为0，这个系数不能作为输出变量用于输出目的。

H(2) ——,在该积分点上，对流换热系数相对于表面温度的变化率。

其单位是JT–1L–2–2. 通过定义这个值，可以提高非线性分析中的收敛速度，尤其是当对流换热系数是表面温度的函数时更是如此。

SINK ——环境温度。

它会作为基于节点、基于单元或者是基于面的对流换热的环境温度被传递到例程中参与计算。

如果环境温度没有定义，那么它会被初始化成0。

它是不能用来输出的。

1.4 从例程中传递进来的信息TEMP ——温度，当前时刻在该积分点上的估计表面温度KSTEP ——分析步号KINC——增量步号TIME(1)——当前分析步的时间TIME(2)——总的分析时间NOEL——单元号，当采用基于节点的对流换热时这个变量的值从例程中传递过来时是0 NPT——面积分点号，当采用基于节点的对流换热时这个变量的值从例程中传递过来时是0COORDS——节点的坐标数组，如果分析中考虑了几何非线性，那么它的值就是当前坐标；否则，它就是该点的原始坐标。

JLTYP——如果采用基于单元的对流换热系数时，这个变量的值就是单元的面的编号。

当在同一个单元的不同面上施加非均匀对流条件时这个信息是很有用的。

这个变量的值有如下几个情况：0 ——基于节点或基于面的对流条件11 ——F1NU (FNEGNU for heat transfer shells)12 F2NU (FPOSNU for heat transfer shells)13 F3NU14 F4NU15 F5NU16 F6NUFIELD——场变量在该点处的内差值NFIELD ——场变量的个数SNAME ——采用基于面的对流换热条件(JLTYP=0)时调用FILM子程序的面的名称，当采用基于点或基于单元的队里条件时这个变量是空的。

NODE——节点号，当采用基于面或基于单元的条件时这个变量的值为0AREA——基于节点的对流条件时对应节点的面积，作为指定的节点对流系数的节点面积被传递到例程中。

这个变量也是不能用来输出的，当采用基于单元或基于面的对流系数时他的值是0 。

1.5 FILM子程序与INP文件的关系FILM是用来定义对流换热条件的，在CAE建模时它是作为接触对被定义的。

在INP文件中，FILM子程序的调用是在STEP定义中通过*SFLIM关键词的数据行来实现的，如下图所示：2. 用户子程序HETVAL2.1子程序HETVAL 的功能描述该子程序用来在传热分析中定义内部生热。

它的主要功能有：（1） 可以用来定义材料内部由于生热导致的热流，例如在溶解过程中由于相变而产生的热量（2） 允许内部生热依赖于状态变量（例如材料转化的百分数）（3） 将在所有的材料计算点上被调用，这些材料的定义包含体积生热，可以用在传热、温度——位移耦合分析或者热——电分析 （4） 当一个问题包含相变动力学并且有潜热释放（例如高分子的结晶过程）时应用这个子程序是非常有用的。

（5） 如果希望重新定义一些场变量可以与USDFLD 子程序合用（6） 不能与UMATHT 子程序合用2.2 程序界面2.3 需要定义的变量FLUX(1) ——当前材料计算点上的热流密度r (单位时间单位体积产生的热量JT –1L –3)。

FLUX(2)2.4 可以被更新的变量——单位温度变化导致的热流密度的改变速度。

只有当热流密度依赖于温度时这个变量才不会为0，如果定义个正确的JACOBIAN 矩阵，这个变量就是必须的。

STATEV(*)——当前材料计算点上用户定义的结果依赖型状态变量数组。

在非耦合的传热分析中，STATEV 作为增量步开始时的状态变量的值被传递到HETVAL 子程序中。

然而，在子程序USDFLD内对STATEV的任何更新都将包含在传递到HETVAL的值中，因为对USDFLD的调用发生在HETVAL之前。

另外，如果HETVAL应用于完全耦合的温度－位移分析中，并且子程序UEXPAN、子程序CREEP、子程序UMAT、子程序UTRS中的任何一个被调用以描述材料的力学行为，那么对这些程序的调用也发生在HETVAL之前，因此，在上述子程序中对STATEV的更新都将被包括在传递到HETVAL的值中。

在任何一种情况下，在增量步的结束STATEV的值都将会从HETVAL中返回去。

2.5 传递到子程序中的信息CMNAME——用户指定的材料名称TEMP(1)——当前温度TEMP(2)——温度增量TIME(1)——增量步结束时的分析步时间TIME(2)——增量步结束时的总时间DTIME——时间增量PREDEF(*)——该数组包含了当前计算点上用户指定的所有场变量的值（分析开始时的初始值和分析过程中的当前值）DPRED(*)——预定义场变量的增量2.6子程序HETVAL与INP文件的关系3. 子程序disp3.1 子程序DISP的功能描述该子程序用来定义用户指定的预定义边界条件。

（1）该子程序可以用来定义预定义的边界条件和连接单元的运动（2）在用户子程序定义的边界条件的所有自由度上该子程序都会被调用一边（3）可以重新定义边界条件的幅值和位移运动状态。

（4）忽略了相关边界条件的指定类型。

3.2 程序界面从上述程序界面看，用户只要定义U就可以了。

3.3 需要定义的变量U(1)——在该点上的预定义变量的总值。

这个变量类型可以是位移、转动、空隙压力、温度等，取决于所约束的自由度的类型。

U(1)的值被传递到ABAQUS例程中参与计算。

如果分析流程要求预先确定预定义变量的时间导数（例如，在动态分析中速度、加速度以及变量的值需要确定），那么必须在U(2)中定义，在U(3)中定义。

变量的总值和时间导数必须在DISP子程序中给出，而不管其边界条件类型和连接单元类型。

3.4 传递到子程序中的信息KSTEP——分析步骤号KINC——增量步序号TIME(1)——当前步骤时间TIME(2)——当前的总时间NODE——节点号，如果子程序DISP用来预定义连接单元的运动那么就不能使用这个变量。

NOEL——单元编号，如果子程序DISP用来定义预定义边界条件，那么这个变量不能使用。

JDOF——自由度COORDS——当前节点的当前坐标，如果分析步中考虑了先前增量步的几何非线性，那么这个数组代表先前增量步的结束时的坐标，否则，这个shuzuu就是节点的原始坐标。

如果子程序DISP用来定义连接单元的运动，那么这个变量不能使用。

3.5 子程序DISP与inp文件的关系Disp子程序是在边界条件中定义的，它在INP文件中是通过*boundary，USER这个选项调用的。

如下图所示：在CAE模块中，建模时是在LOAD—boundary中定义的，如下图所示：4. 子程序usdfld5. 复合材料固化度仿真计算调试问题和解决方法5.1 编译阶段不能通过四个子程序进入调试阶段后出现如下问题：说是有无法解析的外部符号，通过检查子程序HETVAL，发现原来的代码中有如下语句：其中的U(1)根本就没有在HETVAL中定义这个数组U，因此编译程序将它解释为无法解析的外部符号，我将这一句修改成：以后就可以正常调试通过了：5.2 找不到节点集和所定义的单元集虽然按照上述方法子程序调试通过了，但是运行时出现了错误，如下图所示：意思是找不到所定义的节点集和其它信息，打开原来的INP文件一看，原来是INP文件的格式中带有其中的*part关键词不能出现在INP文件中，它会导致找不到指定的节点集等。

因此需要在ABAQUS_V6.ENV文件中添加如下语句：cae_no_parts_input_file=ON然后重新导出INP文件，这样就会去掉INP文件中的PART关键词，再进行运算就不会出现找不到节点集和单元集了。

5.3 子程序和INP文件的链接出现问题继续运行后虽然不再出现以上问题，但新的问题出现了：下面是运行后的提示：检查.DAT文件发现如下信息：这就是说材料参数定义中有问题，打开INP文件发现如下代码:将材料参数定义模块添加*depvar选项，如下图所示：则问题解决，能够顺利计算下去。