AbaqusUSDFLD使用教程

1、精品文檔 user-subroutines-l4-usdfld 課件 目錄 引言 3 Abaqus 的使用 3 定義場變量相關的材料屬性 3 在用戶子程序內(nèi)定義場變量 3 定義場變量 4 訪問積分點上的計算數(shù)據(jù) 4 顯式方法 vs. 隱式方法 4 使用解相關的狀態(tài)變量( Solution-Dependent State Variables， SDVs) 4 用戶子程序 GETVRM 4 GETVR子程序界面5 提供給GETVR的變量5 GETVR返回的變量5 GETVR所支持的單元 5 USDFLD?程序界面5 需定義的變量 6 可能被定義的變量 6 變量信息 6 USDFLD與自動時間增量

2、7 實例：層狀復合板失效 7 材料模型 8 基體拉伸開裂 9 基體壓縮開裂 9 纖維 -基體剪切失效 10 部分輸入數(shù)據(jù) 10 用戶子程序 10 結(jié)果 10 備注 10 1.1.49 USDFLD: User subroutine to redefine field variables at a material point. 12 參考文獻 12 概述 12 明確的解依賴性 12 定義場變量 12 訪問材料點數(shù)據(jù) 13 狀態(tài)變量 13 用戶子程序界面 13 定義的變量 13 能夠更新的變量 13 傳遞信息的變量 14 實例：損傷彈性模型 15 2.1.6 Obtaining material

3、 point information in an Abaqus/Standard analysis 17 參考文獻 17 概述 17 界面 17 提供給實用程序的變量 17 從實用程序中返回的變量 17 可用的輸出變量鑰匙 18 返回分量的順序 18 返回值的分析時間 18 返回值的平衡狀態(tài) 18 實例 18 訪問狀態(tài)依賴變量 18 不支持的單元類型、進程與輸出變量鑰匙 19 1歡迎。下載 精品文檔 引言 通常使用用戶子程序 USDFLD當需要對復雜材料行為建模與用戶不想要使用 UMAT?程序時 在ABAQUS/Standard中的大多數(shù)材料屬性可以被定為場變量的函數(shù) 子程序USDFLD允許在

4、單元的每個積分點定義 子程序可以訪問計算結(jié)果數(shù)據(jù)，因此，材料屬性可以是計算結(jié)果數(shù)據(jù)的函數(shù) 子程序USDFLD只能使用在具有*Material選項的材料屬性的單元（詳見 p. L4.18 頁上GETVR所支持的單元） Abaqus的使用 在模型中，與 DLOAD FILM子程序相比，包括 USDFLD內(nèi)的子程序需要付出更多的努力 通常用戶必須定義材料屬性的依賴性，例如彈性模量或屈服應力，作為場變量的函數(shù) 這可以通過表格輸入或額外用戶子程序來完成 使用子程序USDFLD來在積分點上定義的值 在材料定義中包括了 ？USERDEFINEDFIELD選項，這表明對于使用材料定義的這些單元來說，USDFL

5、D?程序 可以使用 可以被定義為在積分點上有的計算結(jié)果數(shù)據(jù)的函數(shù)，例如應力、應變 定義場變量相關的材料屬性 這里有兩種方法，能夠定義場變量相關的材料屬性 對于Abaqus內(nèi)置的材料模型，使用表格定義方式 使用其他用戶子程序來定義材料屬性為的函數(shù)，例如蠕變CREEP 表格定義 -使用在材料選項上 DEPENDENCE選項來指定對于給定材料選項存在有多少不同場變量 1.0 MATERIAL” NAMB=POLYHER *ELASTIC, DEPENDENCIESsl * /b* oo 02 0 . z 0,04 *EXPANSION DEPENDENCIES- SE-4, 3E-4, IE-4 ,

6、 fl * SE 5, 8E-G p 0., D.00, 00.03,|l.fl 0, r* 04 f 彈性模量（E）是場變量#1 （% ）的函數(shù)。當增加，E減少?？梢源聿牧系膿p傷。 熱膨脹系數(shù)是h與場變量#2 （f2）的函數(shù) f,值的改變都會影響彈性模量（E）與熱膨脹系數(shù)a Abaqus在表格輸入的數(shù)據(jù)點間將使用線性插值。當右超過了指定范圍將使用最后一個數(shù)據(jù)點，它不會對數(shù)據(jù) 外推 對于每一種材料屬性，fi的范圍不必須是一樣的 在用戶子程序內(nèi)定義場變量 將定義在USDFLD中的？?值傳遞到下列用戶子程序內(nèi)： CREEP HETVAL UEXPAN UHARD UHYPE、_ UMAT UMA

7、THT UTRS UINTER 定義在這些子程序內(nèi)的材料屬性可以是？勺函數(shù) 定義場變量 Abaqus通常認為場變量?是節(jié)點數(shù)據(jù) 當Abaqus開始計算單元應力與剛度時（例如，一個單元循環(huán)），它將對節(jié)點數(shù)據(jù)？?插值到單元的積分點 當使用子程序 USDFLD寸，在計算單元的材料屬性前，定義在子程序USDFL中的這些數(shù)值將取代了插值 ? Abaqus并不存儲USDFLD定義的這些數(shù)值 如果你需要訪問先前的值 fi，你必須在USDFLD把他們存儲為相關解變量 （solution-dependentvariables , SDVS 假如你繞過USDFLDF程序（可能因為在給定步中材料屬性不會改變），積分

8、點將使用？?的差值 通常，這些差值 舌是分配給節(jié)點的最初值一一假如沒有明確給定最初值，在Abaqus會默認為0 當定義材料屬性時使用差值，很可能會造成不正確的結(jié)果。確保你知道Abaqus在干什么。 可以使用輸出變量 FV分別在*EL PRINT *EL FILE與*ELEMENTOUTPU選項上將單元積分點上 ？勺值輸出到.dat 文件、.file 文件與.odb文件 ABAQUS/Viewer能夠繪制FV#的輪廓圖 訪問積分點上的計算數(shù)據(jù) ABAQUS/Standard允許定義？?為積分點上計算數(shù)據(jù)的函數(shù)，如應力、應變 這些提供的計算數(shù)據(jù)值是從當前增量的開始 子程序USDFLD、須能夠使用

9、ABAQUS用程序GETVRM來訪問材料積分點數(shù)據(jù) 顯式方法vs.隱式方法 既然USDFLD子程序只有在增量步開始訪問材料積分點值，以這種方式介紹的解決方案是顯式的 在給定增量下材料屬性不受此增量內(nèi)結(jié)果的影響 因此，結(jié)果的精度依賴于時間增量大小 因此，用戶能通過變量PNEWD來控制USDFLDF程序中的時間增量 對于大多數(shù)非線性材料行為（如，塑性） ABAQUS/Sta ndard在當前增量步結(jié)束時將使用隱式積分方法來計算材料屬性 這種隱式積分方法使得ABAQUS/Standard可以使用任何時間增量，然而依然是有條件的 使用解相關的狀態(tài)變量（Solution-Dependent State

10、Variables, SDV 如果？?有任何歷史依賴性，在USDFLD中必須使用SDVs ABAQUS/Standard不會在USDFLD中存儲舌的值 將在USDFLD中更新的SDVs傳遞到在積分點處被調(diào)用的其他用戶子程序，例如列在p. L4.5中的變量（Defining Field-Variable-Depe ndent Material Properties） 用*DEPVAR選項來指定狀態(tài)變量的數(shù)目 * Tabla of modulus valua dacraajaing as a function * * of f lld vari able 1* 2000“ 0.3.0.00 150

11、0. H0 0.01 120C.0.3, 口0.02 lOQQ* 0.3p0.04 *ESKR DEFINED FIELD 1 用戶子程序GETVRM 子程序GETVR提供給USDFLD用來訪問分析過程中存儲在數(shù)據(jù)庫中的計算數(shù)據(jù) 3歡迎下載 精品文檔 GETVR子程序界面 CALL GETVRM（VAR,ARRAY, JARRAY, FLGRAY, JRCD, 1 JMAC, JMATYP, MATLAYO, LACCFLA） 提供給GETVR的變量 提供給 GETVRM勺變量是輸出變量關鍵，VAR對于想要的計算結(jié)果數(shù)據(jù)，與JMAC JAMTYP MATLAYO LACCFLA （在這些筆記中

12、沒有進一步討論這些變量） 這些可用的輸出變量列在了輸出列表中，ABAQUS/Standard User s Manual ， Section 4.2.1 對于單元積分點處的結(jié)果文件輸出，這些變量必須是可用的，例如，對于應力的米塞斯應力S GETVR返回的變量 包含輸出變量的獨立浮點部分的數(shù)組（ARRAY） 包含輸出變量的獨立整數(shù)值部分的數(shù)組（JARRAY） 一個特征數(shù)組（FLGRA Y包含對應于各個部分的標志 標志將包含 YES NO或N/A （不適用） 返回代碼（JRCD, JRCD=0表明GETVRI沒有遇到錯誤，然而值 1表明這里有一個輸出請求錯誤或者所有的輸出變 量部分都是 0 如下寫

13、出了請求變量的組分 單個指標分量（與沒有分量的請求）返回在位置 1,2,3 , etc 對于對稱張量按順序 11,22,33,12,13,23 返回雙指標分量（張量） ，對于非對稱張量接著是 21,31,32 ，例如 變形梯度 因此，對于平面應力單元，返回應力為ARRAY（1） = S11, ARRAY（2） = S22, ARRAY（3） = 0.0, and ARRAY（4） = S12. 不管分析的維度，對于主值請求、最小值（第一）與最大值（第三）、，總要返回三個數(shù)值， GETVRI所支持的單元 既然GETVRI是關于積分點數(shù)值，對于不需要*MATERIAL定義的大部分單元類型是不適用的

14、。 因此，不支持以下單元類型： DASHPOTx SPRING x JOINTC JOINTxD DRAGxD ITS xxx MASS ROTARYI all acoustic elements所有聲學單元 all contact elements所有的接觸單元 all gasket elements all hydrostatic fluid elements所有流體靜力學單元 USA elements USA 單元 USDFL子程序界面 用戶子程序USDFLD界面是 SUBROUTINE USDFLD(FIELD, STATEV, PNEWDT, DIRECT, T, 1 CELENT,

15、 TIME, DTIME, CMNAME, ORNAME, NFIELD, 2 NSTATVf NOEL, NFT, LAYER, KSPTf KSTEF, KINC, NDI, 3 NSHR, COORD, JMAC, JMATYPf MATLAYO, LACCFLA) C INCLUDE ABAPARAM,INC* C CHARACTER*80 CHNAMEfORNAME CHAKACTER*3 FLGRAY(15) DIMENSION FIELD(NF1ELD), STATEV(NSTATV), DIRECT(3, 3f 1 T(3, 3) , TIME # COORD * , JMAC

16、 ( * ) , JMATYPl*) DIMENSION ARRAY (15) , JARRAY (15 user coding to defi口巳 FIELD and, if necessary, STATEV and PNEWDT 需定義的變量 數(shù)組FIELD （ NFIELD）包含當前積分點處的場變量 ? 傳遞當前增量步結(jié)束時從節(jié)點差值的數(shù)值，用*INITISL CONDITION選項與*FIELD選項來指定 使用更新的來計算作為場變量函數(shù)的積分點數(shù)值。傳遞更新的進其他用戶子程序（CREEP, HETVAL, UEXPAN, UHARD, UHYPEL, UMAT, UMATHT, an

17、d UTRS） 可能被定義的變量 在USDFLD中能定義包含解相關狀態(tài)變量的數(shù)組STATEV（ NSTATV 傳遞這些，作為增量步開始時的值 在所有的情況下子程序中能夠更新STATEV更新后的值被傳遞到其他用戶子程序中（CREEP, HETVAL, UEXPAN, UHARD, UHYPEL, UMAT, UMATHT, and UTRS） 與積分點相聯(lián)系的狀態(tài)變量數(shù)目用*DEPVAR來定義 給出了新建議時間增量與使用的時間增量（DTIME如下）間的比值 PNEWDT 該變量允許用戶提供輸入到ABAQU自動時間增量算法。 變量信息 場變量（NFIELD）的數(shù)目存在在這點上 在材料方向的全局坐標

18、系統(tǒng)中方向余弦與當前積分點（DIRECT）相聯(lián)系 DIRECT （#, 1）定義第一積分點方向 方向余弦（T） 模型中特征單元長度（CELENT 與*MATERIAL選項相聯(lián)系的名字（CNAM） 與單元相聯(lián)系*ORIENTATION的名字（ORNAM） 正應力分量的數(shù)目（NDI）、剪應力分量的數(shù)目（NSHR 分析步（KSTEP與增量步數(shù)目（KINC）,其中子程序被調(diào)用 當前增量結(jié)束時的分析步時間值（TIME（1）,總時間值（TIME（2 ） 當前時間增量（ DTIME） 單元數(shù)目（NOEL與積分點數(shù)目（NPT 在適合時，層（LAYER與界面點數(shù)目（KSPT 在積分點處坐標（ COORD -必須

19、傳到 GETVR實用子程序的變量（JMAC, JMATYP, MATLAYO, LACCFLA USDFLD與自動時間增量 ABAQUS/Sta ndard在分析中使用自動時間增量算法來控制時間增量大小 當不可能收斂或結(jié)果不夠準確時，此算法允許 ABAQUS/Standard 減少時間增量大??；當很容易收斂時，允許 增加時間增量 像USDFLD這樣子程序能夠使算法不正常工作 因此，這些算法使用變量PNEWD給增量算法提供信息 在每次調(diào)用 USDFLDW，將PNEWD設定一個大值 假如PNEWD重新定義為小于1.0的數(shù)，ABAQU將放棄時間增量，并用一個較小時間增量來再次試探 提供給自動時間算法

20、的新建議時間增量是 PNEWD?TDTIME, 其中：所使用的 PNEWD是所有調(diào)用用戶子程序中的最小值，用戶子程序?qū)τ诖舜蔚试S重新定義PNEWDT 假如對于此次迭代與增量收斂的所有調(diào)用用戶子程序PNEWD是一個給定的大于1.0的值，ABAQU可能會增加時 間增量 提供給自動時間算法的新建議時間增量是 PNEWD?TDTIME, 其中：所使用的 PNEWD是此次迭代中所有調(diào)用用戶子程序中的最小值 假如維持時間增量大小，設定 PNEWDT=1.0 假如對于分析程序沒有選擇自動時間增量，那將忽略大于1.0的PNEWD的值，小于1.0的PNEWD的值將會造成 任務停止 實例：層狀復合板失效 AB

21、AQUS Example Problems Manual, Section 1.1.14 詳細描述了此實例 此實例對中間帶有孔洞的層狀復合板發(fā)生的損傷進行建模，它將承受面內(nèi)壓縮 此板包含石墨環(huán)氧復合材料，每層內(nèi)纖維方向是-45/45 此問題中使用了四分之一對稱有限元模型（如圖 4-1 使用了兩層 CSP4單元，而不是殼單元一一板厚足夠大，面外的位移可以忽略 7歡迎。下載 精品文檔 9歡迎下載 Figure 4-1. Problem Geometry 牟nd Finite Element Me$h 材料模型 Cha ng與Lessard詳細描述了每層的材料行為 Chang, F-K., and

22、L. B. Lessard,Damage Tolera nee of Lam in ated Composites Containing an Open Hole and Subjected to Compressive Load in gs: Part I An alysis, ” Journal of Composite Materials, vol. 25, pp. 2 43, 1991. 最初的彈性特性是： 長度方向模量 寬度方向模量 剪切模量 泊松比 longitLidiiial modulus = 22700 ksi. transverse moduly s g 18S0 ksi.

23、 $heait modulus G 二 1010 ksi. ond Poissons nil io v Q23 (Eq. 4.1) -材料計算剪切上的損傷，導致了非線性應力應變關系，形式為 Y12 =十 其中：為最初的剪切模量，非線性用因子a = 0.8 X 10-14來表示 為了考慮非線性，非線性應力應變關系（等式 在每個增量結(jié)束時的應力應該是應變的線性函數(shù) 最明顯的方式是對非線性項線性化，貝U 4.1 ）需以不同形式來表示 + a（媚）治廣 -對等式4.2進行轉(zhuǎn)換，則 (Eq. 4.2) (Eq. 4*3) 這就提供了一種定義等效剪切模量的算法 然而，這種算法不是非常合適，因為在大應變水平

24、下它是不穩(wěn)定的，這通過穩(wěn)定分析很容易證明（詳見例子 手冊） 為了獲得一個更加穩(wěn)定的算法，我們把非線性應力應變法則寫成 Y12十卩昭=GiX煜十（ot + p曲空（Eq. 44 其中：是一個未知系數(shù) 對等式4.4表達式的穩(wěn)定分析，優(yōu)化的應力應變算法是： =中加叱尿嚴 1 + 3aG12（ai2） 以損傷參數(shù)d的形式進行表達，即 nj2 =(! -)G12T|2， where 3ccGj2(al2)- 2ct(T)2) a = ；.(Eq. 4.6) I +3otG12(af -將此關系實施到用戶子程序USDFLD直接將損傷參數(shù)值分配到用于定義彈性屬性的第三場變量（FV3） 對復合材料，使用下列強

25、度性能: 橫向拉伸強度 剪切強度 基體壓縮強度 纖維屈曲強度 Irariverse! leHsile strength. . - 14.M2 kii, ply shear strength SL = 15.5 ksi, matrix compressi.ie strenuith Jfe_7 ku and fiber buckling strength Xc 392.1 ksi. -將強度參數(shù)集合到多軸加載的失效準則中去。在分析模型中考慮了三種不同失效模型: -基體剪切 在模型中沒有考慮纖維屈曲失效，因為主要失效模型是纖維 基體拉伸開裂 非線性剪切行為下基體拉伸開裂的失效指標是: 1 =徑Y(jié) 十

26、 2土*3。此 入 I 嶺丿 25f/Gl2 + 3a 當此模型中復合材料失效，橫向剛度與泊松比將變成o 基體壓縮開裂 這種失效指標形式與拉伸開裂模型相同。在USDFLD使用同樣失效指標（場變量），因為兩個模型不會在同一個點 同時發(fā)生 纖維-基體剪切失效 從本質(zhì)上失效準則與其他兩種準則有相同形式： 2 = 0 20 j o.tii j 0.03 5 0P04 *USER DBFIHBtl PI ELB *PEPVM *BOUNDAK I, 1, 2 frSTEF STATIC 0.1.10 u0 P 0-1 CLOAD 2, Ip 込 -EHD STKP 而對于非軸對稱張量（變形梯度） ，緊接

27、著21,31,32。因此，對于平面應 力單元返回的應力為： ARRAY（1） =S11, ARRAY（2） =S22, ARRAY（3） =0.0, and ARRAY（4） =S12。不管分析的維度， 對于主應力請求、最小值第一與最大值第三，這三個值總是返回。 輸出變量的描述（詳見 Abaqus Analysis User Manual Section 4.2.1, Abaqus/Standard output variable iden tifiers）決定了使用GETVRI恢復哪個分量。 返回值的分析時間 當使用實用程序 GETVRM!求材料積分點值時，返回值的增量內(nèi)的時間依賴于用戶子程

28、序調(diào)用它。GETVRI在當 前增量的結(jié)束時返回值到用戶子程序UVARM然而GETVR在當前增量的開始時返回值到用戶子程序USDFLD 返回值的平衡狀態(tài) 用戶子程序UVARM可以在每個增量內(nèi)多次調(diào)用GETVRM當Abaqus/Standard迭代到一個收斂解。對于此增量的 最終迭代之前從GETVR返回的值不會代表收斂結(jié)果 實例 為了說明GETVR的使用，假如在連接材料中指定了PEQCARRAY各返回獨立等效塑形應變分量PEQC1 PEQC2 PEQC3與 PEQC4既然沒有與此標識相關的整數(shù)輸出變量，JARRAY將返回默認值 0。FLGRAY數(shù)組將包含 YES或NO 標識，表明每個分量是否產(chǎn)生。

29、 如果對材料的塑性指定了標識PE,ARRAY!返回塑性應變分量 PE11, PE22, PE33, PE12, PE13, PE23,等效塑形應變 PEEQ塑性應變大小 PEMAG既然沒有與此請求相關的整數(shù)值，JARRAY將為0。FLGRAY 數(shù)組，對于前六個分量含有 N/A;對第七個分量（對應于 PEEQ是YES或NQ說明材料當前是否產(chǎn)生；對第八個分 量是 N/A。如果指定了 HFL ARRAY各返回 HFLM的大小與其分量 HFL1, HFL2, and HFL3o 詳見 Abaqus Analysis User Manual Section 4.2.1: Abaqus/Standard

30、output variable identifiers。 訪問狀態(tài)依賴變量 假如GETVR訪問了狀態(tài)依賴變量（輸出變量鑰匙SDV并且在分析中定義了超過15個狀態(tài)依賴變量，那么必 須改變ARRAYS JARRAY勺維度狀態(tài)，使得這些數(shù)組達到狀態(tài)依賴變量的最大數(shù)目 17。迎下載 精品文檔 不支持的單元類型、進程與輸出變量鑰匙 既然此功能涉及到物質(zhì)點的值， 型： 因此對于并不需要材料定義的大部分單元類型并不適用。因此，不支持下列單元類 DASHPOTx SPRING x CONN x D x FRAMEx D JOINTC JOINT x D DRAGx D PSI xx ITS xxx MASS

31、ROTARYI all acoustic elements ? all contact elements ? all hydrostatic fluid elements 假如使用用戶子程序UVARM此功能并不適用于線性攝動程序(見Abaqus Analysis General and linear perturbation procedures)： ? static linear perturbation analysis ( “Defining an analysis, ”Section 6.1.2 Manual), ? “ Eigenvalue buckling prediction,

32、? “ Natural frequency extraction, ? “ Transient modal dynamic analysis, User s Manual Sect ion6.1.3 ： of the Abaqus Analysis User s ? “Mode-based steady-state dynamic analysis, ? “ Direct-solutionsteady-state dynamic analysis, ? “ Subspace-based steady-state dynamic analysis, ? “ Response spectrum a

33、nalysis, ? “ Random response analysis, 下列輸出變量鑰匙并不適合使用 ? SVOL ? TSHR ”Section 6.2.3 of the Abaqus Analysis User ”Section 6 .3.5 of the Abaqus Analysis User ”Section 6.3.7 of the Abaqus Analysis User ”Section 6.3.8 of the Abaqus Analysis User s Manual, s Manual, s Manual, s Manual, ”Section 6.3.4 of t

34、he Abaqus Analysis User s Manual, ”Section 6.3.9 of the Abaqus ”Section 6.3.10 of the Abaqus Analysis User ”Section 6.3.11 of the Abaqus Analysis User GETVR：M Analysis User s Manual, s Manual, and s Manual. CTSHR COORD 子程序手冊 1.1.35 UHARD: User subroutine to define the yield surface size and hardenin

35、g parameters for isotropic plasticity or combined hardening models. 概述 用戶子程序 UHARD： ? 在所有單元的物質(zhì)計算點被調(diào)用，對于金屬塑性材料定義包括用戶定義的各向同性硬化或循環(huán)硬化； ? 能夠用來定義材料的各向同性屈服行為； ? 能夠用來定義在組合硬化模型中的屈服面的大小 ? 可以 包括依賴于場變量或狀態(tài)變量的材料行為 ? 合適時，需要關于應變、應變率與溫度來定義屈服應力派生品的值（或在組合硬化模型中的屈服面的大?。?用戶子程序界面 SUBROUTINE UHARD(SYIELDr HARD,EQPLAS,EQPLA

36、SRT,TIME,DTIME,TEMP* 1 DTEMP,HOEL,NPT,LAYER,KSPT,K8TEP,KING,CMNAME,WSTATVf 2 STATEV,NUMFIELDV,PREDEF,DPRED,NVMPROPS,PROPS) C INCLUDE 1 ABA PARAM.INC * C CHARACTER*80 CMNAME DIMENSION HARD(3,STATEV(NSTATV)#TIME(* $PRBDEF(NUMFIELDV),DPRED(*),PROPS(*) user coding lo define SYIELD,HARDil) tHARD (2) ,HAR

37、D (3) RETURN END 被定義的變量 SYIELD 。各向同性塑性的屈服應力。對于組合硬化的屈服面大小 HARD SYIELD關于等效塑形應變的變化， HARD (2) SYIELD關于等效塑形應變率的變化，舁。此數(shù)量不會與組合硬化模型一起使用 HARD (3) SYIELD關于溫度的變化，|険哼期。只有在絕熱、完全耦合的溫度-位移與熱-電-結(jié)構分析中需要使用。 STATEV (NSTATV) 在某點上包含用戶定義解依賴狀態(tài)變量的數(shù)組。它們被應用作為增量開始時的數(shù)值，或其他用戶子程序更新的 值(詳見 Abaqus An alysis User Ma nual， Sectio n 18

38、.1.1， User subrout in es: overview)，并且返回作為增量 步結(jié)束時的值。 作為信息被傳入的變量 EQPLAS EQPLASRT TIME (1) 在當前增量步開始時，分析步的數(shù)值 TIME (2) 在當前增量步開始時，總時間的數(shù)值 DTIME 時間增量 TEMP 在增量開始時的溫度 DTEMP 溫度增量 NOEL 單元編號 NPT 積分點數(shù)目 LAYER 層數(shù)(對于復合殼體和層狀固體) KSPT 在當前層內(nèi)截面點數(shù)目 KSTEP 分析步數(shù)目 KINC 增量步數(shù)目 CMNAME 用戶指定的材料名稱，左對齊 NSTATV 與材料相關聯(lián)的解依賴狀態(tài)變量的用戶指定數(shù)目(

39、詳見Abaqus Analysis User s Manual ， Section 18.1.1 User subroutines: overview ) NUMFIELDV 場變量的數(shù)目 PREDEF (NUMFIELDV) 增量步開始時在物質(zhì)點上預定義場變量的插值數(shù)組，基于節(jié)點上讀入的數(shù)值(分析開始時的最初值與分析中的 當前值) DPRED (NUMFIELDV) 對于此增量在物質(zhì)點上的預定義場變量增量的數(shù)組，它包括用用戶子程序USDFL更新的任何值 NPROPS 用于此用戶定義硬化而輸入的硬化屬性數(shù)目 PROPS (NPROPS) 用于此用戶定義硬化而輸入的硬化屬性數(shù)組 分析手冊 3 2

40、1.1.2 Material Data Definition Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit Abaqus/CFD Abaqus/CAE 參考文獻 ? “ Material library: overview,”Section 21.1.1 ? “ Combining material behaviors,”Section 21.1.3 ? * MATERIAL ? “ Creating materials,”Section 12.4.1 of the Abaqus/CAE Users Manual 綜述 在 Abaqus 中材料的定義： ?

41、 指定材料行為，并提供所有相關屬性數(shù)據(jù) ? 能夠包含多種材料行為 19歡。迎下載 精品文檔 ?應指定名字，用來說明有材料構成的模型的某部分 ?應有溫度與/或場變量依賴 ?在Abaqus/Standard有解變量依賴 ?在局部坐標系統(tǒng)下指定（見 Section 2.2.5: Orientations），假如材料不是各向同性的，這是需要的 材料定義 在分析中可以定義任意數(shù)量的材料。每種材料定義能夠包含任意數(shù)量的材料行為，根據(jù)需要，來指定完全的材 料行為。例如，在線性靜態(tài)應力分析中，只需要定義彈性材料行為，然而，在更加復雜的分析中可能需要幾種材料 行為。 必須對每種材料定義指定一個名字。這個名字允許

42、參考材料，從用來分配材料的橫截面定義到模型中的區(qū)域。 In put File Usage:*MATERIAL, NAME=n ame 在數(shù)據(jù)塊中指定每種材料定義，通過 *MATERIAL選項來開始。材料定義繼續(xù)，直到介紹了一個不定義材料屬性 的選項（例如另一個*MATERIAL選項），在那一點上材料定義假定是完全的。材料屬性選項定義順序并不重要。在數(shù) 據(jù)塊內(nèi)所有材料行為選項假定定義同一種材料。 Abaqus/CAE Usage: Property module（屬性模型）：material editor （編輯材料）：Name 使用Material Options下的菜單欄來對材料添加屬性 考

43、慮大變形 ，應變意味著對 當對于有限變形計算給定材料屬性時，應力意味著真應力（柯西應力、此時單位面積上的力） 數(shù)應變。例如，除非其他，單軸行為為: 指定材料屬性作為溫度與獨立場變量的函數(shù) Specify ing material data as functions of temperature and in depe ndent field variables 經(jīng)常指定材料數(shù)據(jù)作為獨立變量的函數(shù)，例如溫度。通過指定幾種不同溫度下的材料屬性，來使得材料屬性依賴于 溫度。 在一些情況下，可以定義材料屬性為Abaqus中計算的變量的函數(shù)，例如，為了定義加工硬化曲線，必須給定 應力作為等效塑形應變的函

44、數(shù)。 材料屬性也可以依賴于場變量field variables（用戶定義場變量能夠表示任何獨立的量，定義在節(jié)點上，作 為時間的函數(shù)）。例如，材料的?？梢远x為復合材料中織物密度或合金中相分數(shù)的函數(shù)。詳見Specifyi ng field variable dependenee（指定場變量依賴性）。場變量的初始值被給定為初始條件（見 Section 33.2.1: Initial conditions in Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit），并且在分析中可以隨時間的函數(shù)而改變（見Section 33.6.1 : Predefined fields ）。這種

45、功能是有用的，例如，假如由于輻射或其他預定的環(huán)境影響，材料性能隨時間 而改變。 使用Abaqus/Standard中分布定義的任何材料行為（質(zhì)量密度、線彈性行為，與/或熱膨脹），這些不能用穩(wěn)定 或場依賴來定義。然而，用分布定義的材料行為能夠包括在具有溫度或場依賴的其他材料行為的材料定義中去，見 Sectio n 21.2.1 : Den sity ； Sectio n 22.2.1 : Lin ear elastic behavior ； Sectio n 26.1.2 : Thermal expa nsion 。 材料數(shù)據(jù)的差值 在最簡單的屬性不變的例子中，只要輸入常數(shù)值。當材料數(shù)據(jù)只是一個

46、變量的函數(shù)時，必須按照獨立變量增加的順 序來給定數(shù)據(jù)。Abaqus會對給定數(shù)據(jù)之間的數(shù)值進行線性插值。在給定獨立變量的范圍外，假定材料屬性為常數(shù)（織 物材料除外，使用最后一個指定數(shù)據(jù)點的斜率來對指定范圍外進行線性插值）。因此，你可以給定或多或少對材料 模型必要的輸出數(shù)據(jù)。如果材料數(shù)據(jù)以強烈非線性的方式依賴于獨立變量，你必須指定足夠多數(shù)據(jù)點，以致于線性插值能夠準確捕捉到非線性行為。 In put 當材料屬性依賴于幾個變量，必須在其他變量固定的情況下給定材料屬性關于第一個變量的變化，再增加第二 個變量值，然后第三個變量，等等。這些數(shù)據(jù)必須總是有序的，給定獨立變量一增加值。這個過程確保材料屬性值 完

47、全并唯一地定義在材料屬性依賴的獨立變量的任何值上。想要進一步解釋與例子，見Secti on 1.2 .1 syn tax rules 實例：依賴溫度的線性各向同性的彈性 圖21.1.2-1顯示了一個簡單、各向同性、線彈性材料，給出了楊氏模量與泊松比隨溫度的變化 PCHwnt inslio. v 23。迎下載 在此例中，使用六組數(shù)值定義材料，如下表： 在例 Figure 21 A.2-2 Example of maicrml dcfiniiMn with two independcni variables. 在這種情況下，第二個獨立變量（溫度）必須保持恒定，那樣，屈服應力能夠描述成第一個獨立變量

48、（等效塑形應 變）的函數(shù)。然后，選擇一個更高的溫度，并在此溫度下給定其依賴等效塑形應變的情況。如下表，必要時重復這 個過程來詳細描述屬性變化： Elastic Modulus Poissons Ratio Temperature Ai 旳 e2 臨 艮1 r矢 民 Flurt 21J.5-1 tA-Hiiple of itiJlcrul 對于溫度在?與？?范圍外時，Abaqus假定E與v為常數(shù)。圖中的虛線代表了將用于此模型中的直線近似。 子中，只給定了一個熱擴散系數(shù)值，？，它獨立于溫度。 實例：彈-塑性材料 圖21.1.2-2顯示了一個彈塑性材料，其屈服應力依賴于等效塑形應變與溫度。 r “

49、Elastic data： Eri v. Yield Stress Equivalent Plastic Strain Temperature El -01 Si 叭】 11 旳 21 旳 旳 12 22 指定場變量依賴性 Specify ing field variable depe ndence 你能夠?qū)υS多材料行為來指定用戶定義場變量依賴的數(shù)目(詳見Section 3361 Predefined fields)。假如 你沒有對場變量依賴的材料行為來指定場變量依賴的數(shù)目，假定材料數(shù)據(jù)不依賴于場變量。 In put File Usage:*MATERIAL BEHAVIOR OPTION,

50、DEPENDENCIES= n *MATERIALBEHAVIOROPTION旨的是用于指定場依賴性的任何材料行為。每個數(shù)據(jù)行可以容納八個數(shù)據(jù)項目。假 如需要更多的場變量依賴而不是在單一數(shù)據(jù)行，能夠添加更多的數(shù)據(jù)行。例如，一個線性、各向同性彈性材料能夠 定義為溫度與其他七個場變量？?的函數(shù)，如下： ELASTIC, TYPE-ISOTROPIC, Etfrit fv3t fvit E f片 當需要定義材料為溫度與場變量函數(shù)時，需重復這兩行數(shù)據(jù)行。 Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: material behavior: Num

51、ber of field variables: n material behavior指的是對于指定場依賴的任何材料行為 指定材料數(shù)據(jù)作為解相關變量 Specify ing material data as functions of soluti on-depe ndent variables 在Abaqus中你能使用用戶子程序來介紹解變量的依賴性。在Abaqus/Standard 中的用戶子程序USDFLD與 Abaqus/Explicit 中的用戶子程序 VUSDFL能夠允許你在物質(zhì)點上定義場變量作為事件、材料方向與任何可用的物 質(zhì)點的值的函數(shù)：those listed inAbaqus/

52、Standard output variable identifiers,” Section 4.2.1, for the case of USDFLD , and those listed inAvailable output variable keysinObta ining material point informationin an Abaqus/Explicit analysis, Section 2.1.7 of the Abaqus User Subroutines Referenee Manual, for the case of VUSDFLD.因此，定義為這些場變量函數(shù)的

53、材料屬性依賴于解。 能夠在每個物質(zhì)點調(diào)用用戶子程序USDFLD! VUSDFLD因此，材料的定義包含了對用戶子程序的參考。 對于通用分析步來說，在用戶子程序USDFLD與 VUSDFLD中提供的變量值是對應于增量開始的那些值。因此， 以這種方式介紹的解依賴性是顯式的：對于給定增量，在增量中獲得的結(jié)果并不會影響材料屬性。因此，結(jié)果的精 度通常依賴于時間增量大小。在Abaqus/Explicit中這通常不是關心的，因為穩(wěn)定時間增量一般足夠小來確保精度 高。在Abaqus/Standard中你可以通過內(nèi)置子程序USDFLD來控制時間增量。對于線性攝動步，在基本狀態(tài)的解變 量是可用的(關于通用與線性攝

54、動分析步的討論，見Section 6.1.3 General and linear perturbation procedures ) 精品文檔 In put File Usage: Abaqus/CAE Usage: * USER DEFINED FIELD User subrout ines USDFLD and VUSDFLD are n ot supported in Abaqus/CAE 調(diào)整 Abaqus/Explicit 與Abaqus/CFD中的用戶定義數(shù)據(jù) 用于調(diào)整用戶定義數(shù)據(jù)的容差 在Abaqus/Explicit中對應變率依賴數(shù)據(jù)進行規(guī)則化 評價Abaqus/Explic

55、it中的應變率依賴數(shù)據(jù) 翻譯（來自網(wǎng)上） 分析手冊 3 23.8.1 User-defined mechanical material behavior 產(chǎn)品 Abaqus /Sta ndard Abaqus/Explicit Abaqus /CAE “ UMAT ,Abaqus User Subroutines Referenee Manual “ VUMAT ,Abaqus User Subroutines Referenee Manual ?*USER MATERIAL 的1.1.36部分 的1.2.17部分 ?* DEPVAR “指定解決方案的參考狀態(tài)變量，“ 1282節(jié) “為用戶材料

56、定義常量”，12.8.4節(jié) 概述 在ABAQUS用戶自定義材料力學行為： 通過一個接口，任何力學本構模型可以添加到庫中； 要求一個本構模型（或模型庫）是在用戶子程序UMAT或VUMAT中編程；和需要相當大的努力和專業(yè)知識：這 種方法的特點是非常通用和有效的，但這并不是一個較常規(guī)的用法。 應力分量和應變增量Stress comp onents and stra in in creme nts 接口子程序一直采用柯西應力組件實現(xiàn)（“真”應力）。土壤問題的“應力”應理解為有效應力。應變增量是由 位移增量梯度對稱部分定義（相當于速度梯度的對稱部分的時間積分）。 在用戶子程序UMAT勺應力和應變分量的方

57、向取決于局部方向（Orientations,_” Section_2.2.5）._ 。 在用戶子程序 VUMA所有的應變值是由中間增量配置計算得到。所有的張量由坐標與材料點旋轉(zhuǎn)定義。為了說 明應力在這方面的定義，參照桿，如圖23.8.1-1 ，通過拉伸和旋轉(zhuǎn)，從原來的位置AB,到其新的位置 AB這種 變形可以由兩個階段獲得；第一，拉伸桿件，如圖23.8.1-2，然后運用剛體轉(zhuǎn)動，如圖23.8.1-3 。 Figure 23.8.1 Stretched and rotated bar. L I16 X Figure 23.8.1 Stretchi ng of bar. Figure 23.8.1

58、 Rigid body rotation of bar. 桿件的應力在拉伸后達到：,這個應力并沒有改變剛體轉(zhuǎn)動。: 坐標系的旋轉(zhuǎn)是由于剛體旋轉(zhuǎn)在自轉(zhuǎn)坐標系 統(tǒng)導致的。因此，應力張量和狀態(tài)變量可以在用戶子程序VUMAT中通過使用應變張量進行直接計算和更新，因為所 有的數(shù)值都在自轉(zhuǎn)坐標系中；在使用用戶子程序 UMAT寸，這些數(shù)量不需要旋轉(zhuǎn)。 彈性響應的率型本構定律的預測依賴于客觀的應力速率。例如，在VUMAT中使用的Green-Naghdi應力率。然 而，使用內(nèi)置材料模型的應力率可能會有所不同。例如，用于固體（連續(xù)）模擬的大多數(shù)材料模型在ABAQUS Explicit 中采用Jaumann應力率。

59、材料點只要發(fā)生有限的旋轉(zhuǎn)和剪切，這種內(nèi)在理論的不同將導致計算結(jié)果的顯著差異。對 ABAQUS件中的客觀應力率的討論，見Stress_rates,” Section_1.5.3_of_the_Abaqus_Theory_Manual. 材料常數(shù) 任何所需的材料常數(shù)在用戶子程序UMAT/VUMA用戶子程序必須指定，這是用戶自定義材料行為的一部分。任 何其他材料力學行為包括在同一材料的定義（除熱膨脹和，在ABAQUS / Explicit中，密度）將被忽略；用戶定義 的材料行為要求所有材料力學行為的計算在VUMAT/UMA中進行。在 ABAQUS / Explicit中,使用用戶自定義的材料 行為時

60、，密度是必不可少的（_Density,_ Section_18.2.1）_。 在ABAQUS /Standard中使用以下選項指定一個用戶定義的材料的行為： *用戶材料，類型=力學，常數(shù)=number_of_co nsta nts常數(shù)代號 在ABAQUS / Explicit中使用下列選項指定一個用戶定義的材料的行為: *用戶材料，常數(shù) =number_of_co nsta nts常數(shù)代號 *密度 在任何情況下，您必須指定材料常數(shù)輸入的代號。 在ABAQUS /Standard中使用以下選項指定一個用戶定義的材料的行為： 屬性模塊：材料編輯器： General T User Material: