ABAQUS UEL
關注創建者：測不準原理 創建時間：2020-04-21
ABAQUS UEL的視頻教程
ABAQUS UEL自定義單元子程序手把手實例研究（Fortran語言）
ABAQUS UEL子程序手把手實例研究，包括: (1) 經典4節點平面應力單元的UEL子程序； (2) UEL子程序后處理顯示（比如單元應力云圖）； (3) UEL子程序傳參到其他子程序(比如UMAT)； (4) UEL子程序和ABAQUS自帶單元相互驗證； (5) UEL單元和ABAQUS自帶單元的混合模型；? (6) UEL單元單位轉換； (7) UEL一個單元與兩個單元的調試過程
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ABAQUS UEL/UMAT子程序綜合實例訓練營
本課程涉及的ABAQUS UEL/UMAT子程序內容為中上難度，緊跟本人之前的ABAQUS UEL/UMAT子程序的基礎課程，點擊下面超鏈接（藍色文字）可看到該課程： ABAQUS UEL自定義單元子程序手把手實例研究（Fortran語言） 關于ABAQUS子程序的本人其他課程，可點擊下面超鏈接（藍色文字）看到： ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場、熱應力裂縫擴展（XFEM）
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深入淺出有限元及Abaqus的UEL 1-線性：基礎理論->Abaqus操作->編程實現
1.Abaqus的UEL介紹和Step By Step算例 2.iSolver的UEL介紹和Step By Step算例 3.UEL修改inp示例 第四部分：04.S4面內彎曲算例 第五部分：05.S4的模態分析算例 第六部分：06.提高與練習 水平有限，如果在觀看的過程中對你有所幫助，我們將非常欣慰。
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ABAQUS UEL的實例教程
第1階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第2階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第3階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第4階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
（三）Koyna混凝土壩地震動力響應分析
在壩體底部邊界輸入加速度時程（地表水平向、豎直向加速度地震動記錄見附件）。
（1）時程數據對比
壩頂-壩踵水平向相對位移時程
壩頂-壩踵豎直向相對位移時程
壩頂-壩踵水平向相對速度時程
壩頂-壩踵豎直向相對速度時程
（2）云圖對比
第4s水平向位移云圖對比（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第4s水平向位移云圖對比（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
（3）峰值數據對比
統計三種情況的壩頂-壩踵相對數據峰值，比較表格如下。
(四)附件
附件包括包含兩個文件夾，分別為abaqus自帶單元計算文件和自編uel計算文件（for文件加密后的obj文件）。不包含sbfem的相關計算文件。
Koyna dam dynamic analysis.zip
?注：帖子不定時更新，也可能永遠不更新，慎重參考，如給您帶來誤導，深感抱歉。
展開 摘要：
采用基于ABAQUS的UEL子程序開發4節點平面應變等參單元，采用雙線性形函數，4點高斯積分，本構關系為線彈性各向同性材料，得到的單元剛度矩陣和ABABUS自帶的CPE4單元的單元剛度矩陣（剛度矩陣輸出方式為*element matrix output, elset= ALLE, stiffness=yes, OUTPUT FILE=USER DEFINED）不同；對比ANSYS的單元剛度矩陣，結果顯示兩者也不相同。問題出在哪里呢？本文檔將對此問題進行回答。
本文可以作為ABAQUS高級子程序UEL的入門級教程，做UEL的應該關注下！
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節點平面應變等參單元的剛度問題（技術鄰 藍牙）.pdf
展開 利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發新的單元，同時也可以定義新的材料本構模型。本文以損傷模型簡單應用于4節點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節點，每個節點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節點1的兩個自由度被固定，節點4的水平自由度被固定，節點2的垂直自由度被固定。節點3和節點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。在input文件里，坐標表示為，
定義節點組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時間步設置為，
在文件夾中通過Powershell提交job和子程序，
單個單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對應的力-時間關系為，
對于多個單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應的UEL代碼和input文件在付費內容中，
展開 ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發。筆者利用UEL開發4節點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節點1的X、Y方向被限制住，節點2的Y方向被限制，節點4的X方向被限制，節點3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個節點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應的input文件和uel代碼付費可見，
展開 我們再來看VUEL中關于RHS的說明
依舊定義為單元對系統方程右端的貢獻，但此時不再是外力-內力，而是定義為包含單元的內力或是由分布式載荷計算而來的外部載荷，故在沒有分布式載荷時，RHS=內力KU（不考慮非線性）；因此可再次猜測，ABAQUS UEL和VUEL所說的外載荷就是分布式載荷，其它INP中定義的外載荷不做考慮。
接下來討論一個VUEL中特有的數組NBLOCK，譯為塊，也正是這個數組標志著VUEL與UEL運行的不同；眾所周知，ABAQUS調用UEL計算時，是一次進一個單元，然后計算這個單元的RHS、AMATRX等數組并回傳給ABAQUS，然后再進第二個單元，如此進行...；
而ABAQUS調用VUEL計算時，是一次進入一批單元，這個一批單元個數即為NBLOCK的大小（之前一位名為Xujianqing的作者曾經發過一個帖子說明說明過NBLOCK最大值為136，但我后來測試發現，在低版本如6.14中，最大NBLCOK=136，在高版本如2020中，最大NBLOCK=144）。
這是個什么意思呢？
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現有資源的門檻：網上的開源代碼多為Fortran編寫的Abaqus UEL/UMAT子程序，調試極其困難，且相當于“黑盒”，難以直觀理解算法邏輯。
驗證的難題：寫出了代碼，但不知道結果對不對，缺乏權威的Benchmark（基準）進行對比。
現在以帶偏心孔的缺口板為例，說明我編寫的MATLAB代碼準確性。
（1）基于ABAQUS UEL子程序接口創建了此單元；
（2）基于WE-P理論分析模型編寫的子程序關系。
采用ABAQUS軟件通過UEL子程序進行了二維熱力耦合相場斷裂模型的求解，采用了能量分解（譜分解和球-偏分解），附件包括CAE模型（22版本）、INP文件和子程序
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應的input文件和uel代碼付費可見，
本文以損傷模型簡單應用于4節點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節點，每個節點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節點1的兩個自由度被固定，節點4的水平自由度被固定，節點2的垂直自由度被固定。節點3和節點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。
概述：采用UEL接口二次開發實現八節點單元，考慮BBAR修正，避免體積自鎖，對標ABAQUS自帶的C3D8單元，計算的剛度矩陣、質量矩陣和阻尼矩陣均與ABAQUS保持一致。并且采用UMAT子程序進行應力和應變數據的可視化，計算的應力應變數據同樣與ABAQUS保持一致，可視化效果同ABAQUS。以方塊的受動力簡諧荷載為例，采用上述程序，應用動力隱式計算分析步，最終計算的位移、應變等時程曲線均與ABAQUS
計算結果表明，自編UEL與ABAQUS自帶單元結果一致。
<p><strong>概述</strong>：結合HHT時程積分法，推導了ABAQUS <strong>靜/動力隱式算法</strong>中的UEL關鍵矩陣表達式，并將公式應用到自編CPS4/CPE4、C3D8 BBAR和C3D20用戶自定義單元中，計算結果均與ABAQUS自帶單元保持一致。其中，靜力計算中，關鍵矩陣AMARTX和RHS等可直接按照剛度矩陣和方程右端不平衡力輸出。動力隱式計算中，這兩者的輸出較為復雜
概述：開發了適用于靜力通用、頻率分析和動力隱式（固定增量步長和自適應增量步長均可）的三維八節點線性UEL，即ABAQUS自帶的C3D8單元，該UEL考慮了B-BAR修正，避免體積鎖死。
</p><h2>1.3 uel結果的可視化</h2><p>由于Abaqus不支持uel結果的可視化，因此我們可以利用umat來輔助進行可視化。使用Abaqus的標準單元覆蓋uel，即標準單元與uel共享節點，但是材料使用umat（設置一個很小的剛度），關鍵步驟在于使用<strong>common block</strong>將uel中的svars數據傳遞到umat中的statev中。
