一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS用戶自定義單元

概述:帖子講述了一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS自定義單元,該方法不需要在INP文件中采用“USER ELEMENT”等關鍵字定義單元,更重要的是,也不需要在UEL接口中進行繁瑣的FORTRAN編程,只需要在INP文件中直接導入相應的矩陣即可。目前這種自定義單元適用的計算有:static, frequency extraction, modal dynamic, mode-based steady-state dynamics, complex eigenvalue extraction, and subspace-based steady-state dynamics。更多的功能還在探索之中。

這種自定義單元方式為多種CAE軟件協(xié)同二次開發(fā)提供了一種可能,眾所周知,ABAQUS的非線性方程組求解能力是行業(yè)翹楚,這時候如果能得到描述方程組的關鍵矩陣,如固體力學的運動方程中的KK、MM和CC,直接導入ABAQUS便可以求解,相較于UEL二次開發(fā),節(jié)省了向ABAQUS主程序輸出關鍵矩陣的編程工作,至于 KK、MM和CC,可以自己采用高級語言編程生成,也可以從其他軟件中導出。再比如,COMSOL以其多場耦合計算功能著稱,采用該方法就可以將COMSOl的多場耦合功能與ABAQUS結(jié)合, 本質(zhì)是數(shù)學中的方程組求解
這種自定義單元完美解決了ABAUS傳統(tǒng)的用于自定義單元無法完成可視化的問題 。搞過UEL二次開發(fā)的人都被自定義單元的可視化問題困擾,要么是將數(shù)據(jù)導出到第三方軟件進行處理,要么是采用UMAT套一層單元進行可視化,這兩種方法都需要大量的編程工作。
這種自定義單元完美的解決了ABAQUS傳統(tǒng)的用戶自定義單元無法施加面力、體力等復雜力的短板
更多的功能還在探索之中...

下面以一個懸臂端受切向力作用為例,講解實現(xiàn)方法:


()模型信息說明

模型尺寸為10x10x10,彈性模量1e10,密度2400,泊松比0.24,一端完全固定,另一端受切向力作用,切向力以節(jié)點集合的形式添加,力幅為100,邊界條件和荷載示意圖為:

一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS用戶自定義單元的圖1

設置兩種工況:

1、ABAQUS的C3D8單元計算。

2、采用新型自定義單元,新型自定義單元的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣采用MATLAB自編程序,然后輸出ABAQUS可以識別的外部文件形式,并手動修改INP文件。


()INP文件的具體修改說明。

(1)、刪除INP文件中的PART ASSEMBLY等關鍵詞,即不采用PART建模方式。
(2)、添加如下關鍵字:
*MATRIX INPUT,NAME=kk,INPUT=kk.txt,TYPE=UNSYMMETRIC
*MATRIX INPUT,NAME=mm,INPUT=mm.txt,TYPE=UNSYMMETRIC	
*MATRIX ASSEMBLE,STIFFNESS=kk
*MATRIX ASSEMBLE,mass=mm	
(3)、將屬性定義部分的數(shù)值修改為極小值

()計算結(jié)果

加載向位移云圖對比如下:

一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS用戶自定義單元的圖2

第一主應變云圖對比如下:

一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS用戶自定義單元的圖3

加載向支反力云圖對比如下:

一種新思路用于實現(xiàn)ABAQUS用戶自定義單元的圖4

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