abaqus接觸定義程序的案例
Abaqus子程序系列：FRIC（定義接觸表面的摩擦行為）
abaqus用戶子程序fric，在接觸分析中，定義復(fù)雜的摩擦模型，或者在熱力耦合分析中，定義摩擦生熱時(shí)，潛力巨大。這里先將子程序相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行了整理。后續(xù)會(huì)更新基于子程序的相關(guān)應(yīng)用案例。
1.概述：
用戶子程序FRIC對(duì)應(yīng)于關(guān)鍵字*FRICTION（定義一個(gè)摩擦模型。用于將摩擦特性引入表面接觸模型中，來(lái)控制接觸表面、接觸對(duì)或連接器單元的切向接觸行為。），以及交互界面里的接觸屬性中切向行為的所有內(nèi)容（除了用戶自定義外，abaqus中可以定義5種類型的摩擦行為（摩擦公式），每個(gè)公式中，主要是定義三方面的內(nèi)容：摩擦因子，剪切應(yīng)力，彈性滑動(dòng)（可以恢復(fù)的滑動(dòng)位移））。
用戶子程序FRIC：
可用于定義接觸面間的摩擦行為；
當(dāng)Abaqus中提供的經(jīng)典庫(kù)侖摩擦模型的擴(kuò)展版本限制太嚴(yán)格，或者需要在接觸面間定義更復(fù)雜的切向應(yīng)力時(shí)，可以使用；
當(dāng)接觸屬性模型包含用戶子程序定義的摩擦?xí)r，當(dāng)接觸點(diǎn)閉合時(shí)，接觸對(duì)的從屬表面上的節(jié)點(diǎn)或者接觸單元的積分點(diǎn)會(huì)調(diào)用子程序；
每個(gè)增量步里的每次迭代，接觸對(duì)中，從表面上，處于接觸閉合狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，會(huì)調(diào)用子程序。
展開 abaqus自定義載荷子程序------Dload使用 ￥29.9
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時(shí)間、單元編號(hào)、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)力分析期間，將在每個(gè)基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個(gè)積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define F
RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F(xiàn)將作為零傳入。對(duì)于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號(hào)
KINC：增量數(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：?jiǎn)卧幪?hào)
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號(hào)。
展開 abaqus自定義載荷子程序------Dload使用
abaqus子程序Dload的主要作用：
（1）可用于定義作為位置、時(shí)間、單元編號(hào)、被加載積分點(diǎn)數(shù)量等的函數(shù)分布載荷大小的變化。
（2）在應(yīng)力分析期間，將在每個(gè)基于單元或基于表面的非均勻分布載荷定義的載荷積分點(diǎn)處調(diào)用；
（3）將在每個(gè)積分點(diǎn)調(diào)用，以計(jì)算承受不均勻荷載類型PENU和PINU的管道元件的有效軸向力ESF1；
（4）不能在基于模態(tài)的程序中用于描述負(fù)載的時(shí)間變化；并且忽略可能與相關(guān)聯(lián)的階躍定義或非均勻分布負(fù)載定義一起出現(xiàn)的任何幅度參考。
子程序接口界面
SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,
1 COORDS,JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2), COORDS (3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define F
RETURN
END
待定義變量
F：分布載荷的大小。表面載荷的單位為FL?2，體力的單位為FL?3。F將作為基于單元或基于表面的分布式載荷定義的一部分指定的載荷大小傳遞到例程中。如果未定義大小，F(xiàn)將作為零傳入。對(duì)于使用修正Riks法（靜態(tài)應(yīng)力分析）的靜態(tài)分析，F(xiàn)必須定義為荷載比例系數(shù)λ的函數(shù)。分布式負(fù)載大小不可用于輸出目的。
用于傳遞信息的變量
KSTEP：Step 編號(hào)
KINC：增量數(shù)
TIME(1)：當(dāng)前分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
TIME(2)：所有分析步對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)間
NOEL：?jiǎn)卧幪?hào)
NPT：根據(jù)荷載類型，構(gòu)件內(nèi)或構(gòu)件表面上的荷載積分點(diǎn)編號(hào)。
展開 ABAQUS中橢圓形移動(dòng)載荷DLOAD和UTRACLOAD子程序詳解：從定義到實(shí)現(xiàn) ￥288
圖5 切向載荷分布
3、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實(shí)現(xiàn)
確定好法向和切向移動(dòng)載荷分布后，利用FORTRAN編寫DLOAD和UTRACLOAD用戶子程序，實(shí)現(xiàn)法向和切向移動(dòng)載荷施加，載荷施加在滾動(dòng)接觸體表面（以圖6所示的鋼軌踏面施加移動(dòng)載荷為例）。
圖6 鋼軌表面施加法向和切向移動(dòng)載荷
3.1 法向移動(dòng)載荷實(shí)現(xiàn)DLOAD
DLOAD子程序是ABAQUS中定義體載荷、面載荷、線載荷等的一種接口，通過(guò)Fortran代碼自定義每個(gè)積分點(diǎn)上的載荷值。DLOAD適用于定義在單元上的載荷（如壓力、密度效應(yīng)等）；可以利用時(shí)間（TIME(1)）、空間坐標(biāo)（COORD）、元素編號(hào)等信息，來(lái)定義移動(dòng)的載荷區(qū)域或強(qiáng)度，主要用于法向載荷的模擬。
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Abaqus用戶自定義幅值UAMP子程序案例講解
[圖片]
Abaqus UVARM自定義變量子程序簡(jiǎn)介
Abaqus子程序中的UVARM自定義輸出變量子程序的作用是定義一些Aabaqus自身不具備的一些特殊變量，比如：損傷因子、危險(xiǎn)系數(shù)、安全裕度等。該子程序僅適用于abaqus/standard求解器。
UVARM子程序，可以獲取當(dāng)前分析步中材料積分點(diǎn)上的應(yīng)力、應(yīng)變等信息，用戶可以借助這些信息定義一些abaqus自身不具備的輸出變量。以三維復(fù)合材料層壓板為例，abaqus自帶的二維hashin失效模型不適用，蔡吳、蔡希爾、最大應(yīng)力最大應(yīng)變等初始失效判據(jù)只能用于平面應(yīng)力平面應(yīng)變問(wèn)題，同樣也不適用于三維實(shí)體復(fù)合材料層壓板。這種情況下，用戶就可以自己定義一種三維的失效判據(jù)，來(lái)判斷結(jié)構(gòu)中什么位置安全、什么位置危險(xiǎn)，具體的危險(xiǎn)系數(shù)是多少等等。
需要聲明的是UVARM只能輸出一些自定義變量，無(wú)法改變材料本構(gòu)關(guān)系和原本構(gòu)參數(shù)，如果想要改變abaqus自帶本構(gòu)的參數(shù)值，可以使用USDFL/VUSDFLD子程序，如果想改變本構(gòu)關(guān)系，則需要編寫UMAT/VUMAT子程序，難度是依次遞增的。
UVARM子程序更適合結(jié)構(gòu)工程分析，或者結(jié)構(gòu)方案初期的強(qiáng)度預(yù)判，適用范圍還是很廣泛的。
展開 平板焊接仿真分析-基于Abaqus的用戶自定義子程序（DFLUX） ￥5
本文使用到的軟件版本如下：
Abaqus 2019
Intel Visual Fortran 2016
Microsoft Visual Studio 2015
2. 本文采用的熱源模型為：雙橢球形熱源模型
3. 建立模型提交Job之前依次安裝Abaqus、VS和Fortran，并做好相關(guān)配置。
最后的仿真結(jié)果如下：
有限元主要建模過(guò)程：
1. Part模塊
類型為：3D Deformable
2. Property模塊
設(shè)置材料的密度、彈性、塑性、熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、比熱、潛熱
3. Step模塊
建立兩個(gè)分析步，分別為Heating和Cooling，類型為Coupled temp-displacement，分析步時(shí)間分別為20、600。
4. Interaction模塊
設(shè)置表面對(duì)流換熱條件和熱輻射條件
5. Load模塊
定義體熱源和預(yù)定義溫度場(chǎng)
6. Mesh模塊
選擇單元類型為Coupled Temperature-Displacement（C3D8T）
7. 編輯模型屬性（Model-->Edit Attributes）
設(shè)置絕對(duì)零度(-273.15)和波爾茨曼常數(shù)(5.67E-8)。
8. Job模塊
建立Job，在General選項(xiàng)卡添加User subroutine file（Fortran文件），并提交。
展開 Abaqus子程序系列：UMDFLUX（定義多個(gè)非均勻分布熱源）
子程序UMDFLUX
· 可用于描述是位置、時(shí)間、溫度等函數(shù)的多個(gè)移動(dòng)或靜止熱通量；
· 可以使用和更新單元解相關(guān)的變量；
· 每個(gè)單元可以調(diào)用一次，來(lái)描述單元內(nèi)容開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的移動(dòng)熱源；
· 施加熱通量為點(diǎn)移動(dòng)熱源，單位是能量單位（JT-1）;
· 在用戶子程序外，不需要體積積分；
1. 與子程序DFLUX的區(qū)別
子程序DFLUX
· 可以用來(lái)在熱傳導(dǎo)或質(zhì)量擴(kuò)散分析中，定義一個(gè)非均勻分布的熱通量，可以是位置，時(shí)間，溫度，單元號(hào)，積分點(diǎn)號(hào)等的函數(shù)；
· 對(duì)于分析中定義了基于單元或基于表面（僅僅熱傳導(dǎo)）的非均勻分布熱通量，每個(gè)熱通量積分點(diǎn)調(diào)用；
· 忽略任何可能出現(xiàn)的與非均勻分布通量定義相關(guān)的幅值參考;
· 將節(jié)點(diǎn)作為一階傳熱單元、一階溫度-位移耦合單元、一階熱-電-結(jié)構(gòu)耦合單元和質(zhì)量擴(kuò)散單元的通量積分點(diǎn)。
SUBROUTINE DFLUX(FLUX,SOL,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,COORDS,JLTYP,TEMP,PRESS,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION FLUX(2), TIME(2), COORDS(3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define FLUX(1) and FLUX(2)
RETURN
END
2.
展開 ABAQUS DLOAD (子程序3) 自定義荷載 (附Fortran和input) ￥10
該例子可用于校核 ABAQUS關(guān)聯(lián)Visual Studio和Fortran compiler時(shí) 該關(guān)聯(lián)是否成功；通過(guò)簡(jiǎn)單的Fortran代碼理解用Fortran自定義荷載時(shí)，F(xiàn)ortran代碼與ABAQUS主程序的接口問(wèn)題；該例子適合新手入門，如何用Fortran自定義荷載
所編DLOAD子程序
對(duì)應(yīng)用于校核該DLOAD子程序的Abaqus inp文件
ABAQUS用戶自定義子程序UMESHMOTION仿真案例講解
[圖片]
abaqus最簡(jiǎn)單的uel子程序自定義單元例子 ￥3
通過(guò)abaqus的uel子程序定義了2節(jié)點(diǎn)單元的剛度矩陣，直接運(yùn)行分析可以得到節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、位移等參數(shù)，可以快速了解uel的組織架構(gòu)。
運(yùn)行方法：abaqus創(chuàng)建job——來(lái)源——點(diǎn)擊輸入文件——加載inp文件——編輯作業(yè)——通用模塊——加載用戶子程序for文件——運(yùn)行
預(yù)告：abaqus接觸子程序
預(yù)告：abaqus接觸子程序
abaqus接觸面子程序—先行預(yù)告
abaqus接觸面子程序—先行預(yù)告
Abaqus中利用fric_coef子程序定義摩擦系數(shù)與速度的關(guān)系
背景介紹
輪胎-路面摩擦模型在道路工程中應(yīng)用十分普遍， 下圖為一典型的路面輪胎模型：
輪胎在路面正常前行時(shí)主要進(jìn)行滾動(dòng)，在有的文獻(xiàn)中（附件），摩擦系數(shù)描述為與滑動(dòng)速度呈一定的函數(shù)關(guān)系，如下圖所示：
那么該如何在abaqus中實(shí)現(xiàn)摩擦系數(shù)隨滑動(dòng)速度變化呢？答案就是fric_coef子程序
二。fric_coef子程序介紹
該子程序定義接觸面的摩擦屬性，其標(biāo)準(zhǔn)格式如下所示：
參考上述標(biāo)準(zhǔn)文件格式和幫助文檔的案例，即可完成摩擦系數(shù)的定義。
文獻(xiàn)中給出的結(jié)果如下：
附件文獻(xiàn)：
30-Al-Qadi、汪浩的胎路摩擦論文.pdf
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展開 Abaqus輪-軌接觸摩擦磨損(UMESHMOTION子程序)仿真案例講解 ￥600
[圖片]
