大自然中絕大部分材料是非均質的，隨著物體上材料位置的變化，表現的材料屬性也不盡相同。

如：沉積巖的形成過程，隨不同層積速度、沉積物質條件，其材料性質沿層積方向上是逐漸變化的；

又如：金屬成型過程，不同位置的冷凝條件、約束條件的差異，會形成不同晶體，材料在各處的宏觀表現也不同；

再如：注塑成型過程，不同位置的玻纖流動形態、冷凝速度、相貫線、缺陷等等都會造成材料的非均質性。

為了實現非均質材料的定義，我們需要根據已知的規律，在不同位置定義不同的材料屬性，下來就來聊聊常用的幾種方法。

 

01 刨切

在ABAQUS中，對于一些簡單問題，我們可以使用幾何刨切的方式，將相同或相近的材料刨分成一個塊體，然后給不同的塊體定義不同的材料屬性，這種方法很直觀，且無技術門檻，因此被廣泛使用；
比如，土體層積由于年代特征，具有明顯的分層特征，可以使用刨切的方式快速創建出不同的土層塊體；

02 集合
如果模型中材料分布過于復雜，使得我們很難劃分出準確的材料分區，或者即使劃分出來，分區過程創建的大量細小特征，也將導致龐大的網格數量和較低的網格質量，此時，我們可以采用體素（像素）網格，將相近材料的單元，定義成一個Set集合，對不同集合定義不同材料性質；
在這個過程中，往往不是通過手動創建集合，推薦學習使用Python語言，進行前處理二次開發；

上面兩種情況，對于材料分界面清晰的情況，大多都是有效的，但對于材料性質過渡平緩、不足夠明確邊界時，將不大適用。

03 場變量
這里隆重介紹“場變量”輔助實現材料的空間變化；“場”Field，大部分材料屬性定義時，都會有個這樣的一個選項：“Number of field variables”場變量的數量，隨著定義數量的增加，材料屬性表格尾部將增加Field number 列，如下圖所示。

多數人都見過，但可能并沒有關注，也不大理解，這里推薦大家以“溫度場”替換“場變量”的方式理解它。大多數材料屬性都是隨溫度變換的，我們在不同位置上定義不同的溫度（場變量），從而實現材料的非均勻分布，溫度（場變量）的漸變過程，和材料屬性變化趨勢是完全一致的；
材料屬性中定義了“場變量”和材料參數之間的關系；另外我們還需要定義，“場變量”和單元節點之間的關系，這個過程就是場分布的定義。

場分布的定義方法有兩種：
3.1 預定義場
ABAQUS2018版本后支持GUI界面定義方式：Load模塊->Predefined Field->Create激活場類型窗口，Other中的Field即為場變量，點擊Continue后需選擇場定義的區域，將彈出場定義窗口

Distribution下拉框：可以選擇Direct specification直接定義或From results or output database file來自結果或Odb文件兩種形式。
當從結果文件中讀取時，如果當前模型網格和結果文件中網格一致，Mesh compatibility選擇Compatible一一對應，否則選擇Incompatible，軟件會根據網格位置自動進行插值映射；

f(x)按鈕：按鈕雖小，功能很強大！
f(x)中可以定義Expression表達式形式或Mapped映射形式的場分布

其中表達式形式，可以定義場量隨X、Y、Z坐標變化的函數；

映射的定義方式，比較自由的，同樣可以選擇Odb結果文件，還可以是點云定義方式，這樣可以實現：將其它仿真軟件的計算結果，用點云的方式表達，從而導入到ABAQUS中定義材料的非均勻分布，如注塑軟件分析的結果；

3.2）UFIELD/ VUFIELD子程序
場分布還支持Fortran子程序的定義方式；子程序的入門門檻稍微大一點，但掌握后，功能也是最全的；不過提醒一下，很多時候別“殺雞用牛刀”，僅在上述其它方法均不方便實現自己定義的場分布時，才推薦使用子程序定義的方式。