Abaqus 子程序開發日志01-umat之isotropic
對有限元進行了一些理論上的學習,現在正式嘗試對abaqus用戶子程序進行嘗試書寫,此貼只作為自己學習的記錄以及分享。
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umat子程序只用于通用靜力分析步使用來定義用戶自定義材料,這里首先對較為簡單的各向同性材料本構模型進行構建。
先說明一下umat的工作原理,再靜力分析時,每增加一個(極小的)微分應變增量,通過代入微分應力關于微分應變的雅可比矩陣B(j)方程,得到應力增量,再與原始應力累加得到新的應力(也可以說更新應力)。至此,此umat的工作到此結束。
對于各向同性的剛度矩陣方程為:
再來就是對矩陣中未知量進行求解,對其而言只需兩個獨立常量就可以表示。對于各向同性材料而言,G=E/2(1+NU),所以我們只要知道G、E、NU中的任意兩個量就可以得到另外一個量,習慣上我們常用E、NU來表示各向同性材料的材料屬性,所以我們這里就需要將矩陣中的未知量用E與NU表示出來就可以了。
求解的過程不再說明,此為材料力學的基礎,有需要可以查找相關資料。
求解完成后將其改寫成微分的形式得到雅可比矩陣后用程序進行表達出來,并使用abaqus提供的接口進行嵌套寫入用戶子程序,至此,全部工作完成。
先對其進行檢驗,abaqus中可以直接定義各向同性材料的材料屬性,在初期子程序的學習中檢驗umat的正確性提供了很好的對照。
這里就隨便建立一個長寬高為5;5;20的立方體對其進行施加一個單位為5的拉伸位移(較長方向拉伸)。
材料屬性就隨便設定為E=2000,v=0.3。
單元類型全部采用相同的完全積分單元。
分別用自帶的各向同性材料屬性與umat子程序進行計算。
自帶的材料屬性的設定以及模型的建立、邊界條件的設定不再說明,只對umat的使用進行說明。
此次直接使用編譯好的二進制文件,在材料屬性的輸入過程,在通用中找到用戶自定義材料,輸入設定的參數,第一個為楊氏模量,第二個為泊松比。如圖所示:
點擊ok就好,其余的和平時操作一致,只需在最后提交job時提供用戶子程序。
然后提交計算就好。結果如圖所示:
到此結束。cae文件如下:
若選用縮減積分單元時要開啟沙漏控制。
各向同性umat:
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