利用abaqus進行結構力學仿真已經十分普遍，但有關預測復合材料固化過程中變形及殘余應力的內容相對較少。復合材料的固化行為可分解為熱傳導、固化交聯反應、樹脂流動-壓實、固化變形四個重要環節，涉及Hetval、Uexpan及Umat等子程序，內容繁復且不易理解，下面將簡要介紹各個環節及所使用的子程序。

溫度場研究一直是復合材料構件制造中的一個主要研究熱點，溫度場通過影響樹脂的固化度和固化速率對材料熱物理性能、化學收縮、殘余應力等產生影響，因此針對熱-化學耦合的仿真研究比較多。此過程中主要使用的子程序有Hetval、Film及USDFLD等，在莊茁先生的著作中有部分源代碼，在此不再贅述。

Film子程序簡介

該子程序在熱交換分析中用來定義非均勻的對流換熱系數和環境溫度，可以定義的變量有H（1）、H（2）及sink。

H（1）用于定義節點上的對流換熱系數，如果沒有定義，那么將被初始化為0。

H（2）用于定義節點上對流換熱系數相對于表面溫度的變化率，通過定義這個值，可以提高非線性分析中的收斂速度。

sink用于定義環節溫度，如果沒有定義，那么也將被初始化為0。

Hetval子程序簡介

該子程序用來在傳熱分析中定義內部樹脂固化生熱，可以定義和更新的變量有FLUX（1）、FLUX（2）及STATEV。

FLUX（1）用于定義當前節點上的熱流密度。

FLUX（2）用于定義單位溫度變化導致的熱流密度的改變速度。

STATEV的用法可以分為兩部分：一方面用于定義固化率（固化度的變化率），以表征材料的固化動力學方程；另一方面用作子程序間傳遞的媒介，上述子程序中對STATEV的更新（涉及固化度、熱膨脹系數等）都將被傳遞到HETVAL中。

USDFLD子程序簡介

在復合材料固化模擬中，通常子程序USDFLD用來表征固化過程中的固化度場。通過定義變量FIELD來表征每個增量步中每個積分點上固化度的值；通過定義變量STATEV與其他子程序如Hetval傳遞數據。在初始載荷步中固化度不能定義為0，通常命令STATEV(1)為一個很小的值。

纖維體積分數對樹脂放熱、固化收縮、殘余應力有一定的影響，纖維體積分數的變化主要發生在樹脂流動-壓實過程中，但是許多仿真模型忽略了樹脂的流動-壓實行為，將纖維體積分數視作常數。樹脂流動-壓實行為可被視做多孔介質飽和流問題，基于Darcy定律和有效應力原理可推導出其控制方程。

復合材料的熱脹冷縮效應、樹脂化學收縮效應及模具作用等是構件內部產生殘余應力的主要因素。此過程中用到的子程序主要有Uexpan和Umat。

Uexpan子程序簡介

Uexpan子程序通常用于實現變化的熱膨脹系數。需要定義的變量有EXPAN和DEXPANDT。

EXPAN用于定義在某方向的熱膨脹應變增量，根據所選用材料不同決定變量個數。

DEXPANDT用于定義熱膨脹應變與溫度的變化速率，同樣也要根據所選用材料不同決定變量個數。

Umat子程序簡介

Umat主要用于定義節點在當前增量步中的應力和材料雅克比矩陣。固化過程中復合材料的工程彈性常數與溫度、固化度等多個狀態變量有關，需要基于不同的力學本構模型編寫Umat，以實現求解更新相關狀態變量的作用。此部分內容涉及Umat與其他子程序的耦合，較為復雜，以Umat與Uexpan的耦合為例，在應力-位移分析中，Uexpan通過傳遞過來的溫度場重新計算復合材料的固化度，隨后向Umat傳遞材料積分點溫度場變量、固化度場變量和非機械應變場變量等變量。

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