UMAT/VUMAT的案例
黃永剛晶體塑性UMAT及VUMAT理論及程序詳細解讀
黃永剛院士編寫的單晶晶體塑性UMAT，主要用于在Abaqus有限元軟件中進行單晶及多晶晶體塑性變形的計算。許多科研人員通過改寫其晶體塑性UMATs，建立自己的本構子程序并發表論文。利用該本構子程序進行材料模擬的研究方向很廣泛，包括但不限于修改材料滑移、孿晶系，修改硬化方程，加入損傷，將隱式分析的UMATs修改為顯式分析的VUMATs等，理解其基本理論并將公式與代碼對應是改寫的關鍵。
晶體塑性的理論和UMAT自學難度較高，對于初學者自己讀懂代碼基本需要半年以上的時間，本課程旨在講解黃永剛晶體塑性UMAT的理論、公式及代碼，有助于初學者在兩周之內熟悉和掌握晶體塑性的基本理論和子程序，加快代碼改寫進度。
本課程課件PPT長達90頁+，課程形式為一對一線上講解，時長約為3-4小時。主要面向高校研究生，需要具備張量分析的基本知識?？梢愿鶕W生的基礎適當增加UMAT和VUMAT編程的講解，Fortran基本語法等，亦可根據需求針對性的分析UMATs修改方法。課程的內容主要包括如下方面：
本構模型推導
主要包含了應變分解、本構方程、硬化方程、本構時間積分方法及雅克比矩陣等推導。
雅克比矩陣推導過程
本構子程序逐行解讀
主要包括了UMATs基本功能、UMATs結構、函數解讀、主程序逐行解讀等；
主程序代碼逐行展開解讀
3.UMATs改寫VUMATs方法
UMAT主要應用于隱式分析，而對于大變形接觸問題，隱式分析往往計算效率較低。對于接觸、碰撞、沖擊等問題采用VUMAT往往具有更高的計算效率和收斂速度。該部分主要對UMATs和VUMATs的區別進行講解，介紹UMATs改寫VUMATs的要點。
展開 UMAT轉VUMAT接口程序詳解（附案例和相關文件下載） ￥50
一．接口程序的目的
希望通過接口程序，直接將UMAT轉化為VUMAT子程序進行調用。這樣對于現有的UMAT材料本構子程序，當需要在ABAQUS/Explicit中調用該本構模型時，無需費時費力重新編寫出VUMAT。
友情提示：在學習本程序前請先學習UMAT和VUMAT的知識，否則無法理解本程序！
請參考：ABAQUS幫助文檔http://wufengyun.com:888/books/sub/default.htm
二．UMAT和VUMAT子程序變量對比
了解UMAT和VUMAT中所使用的變量，掌握其異同點，對于接口程序的設計非常重要。下表進行了變量的對比。（附件中包含此EXCEL表）
三．算法設計
1.VUMAT進程開始；
2.轉換至ABAQUS/Standard進程計算，注意將張量應變為工程應變（張量應變和工程應變介紹請參考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/20240036）；
3.對UMAT中需要使用的變量進行賦值并調用UMAT；
4.轉換回ABAQUS/Explicit進程；
四．實例對比
以CPT貫入（ALE法）為例，土體采用Mises本構模型（請參考我的帖子：mises本構模型UMAT（附源代碼和詳細注釋），http://www.yqgqt.org.cn/content/post/437599）?？紤]以下兩種情況：
1. 通過接口程序將Mises本構模型的UMAT子程序轉換為VUMAT（命名為UV-mises-OK）后進行調用；
2.
展開 基于abaqus的Huang晶體塑性UMAT改VUMAT
黃永剛院士編寫的單晶晶體塑性UMAT，主要用于在Abaqus有限元仿真中進行單晶及多晶晶體塑性變形的計算，是許多科研工作者學習晶體塑性模擬的教學資源?？梢栽谄浠A上對硬化模型進行修改，甚至引入損傷。
UMAT主要應用于隱式分析，而對于大變形接觸問題，隱式分析往往計算效率較低。對于接觸、碰撞、沖擊等問題采用VUMAT往往具有更高的計算效率和收斂速度。本文旨在將Huang編寫的UMAT改寫為VUMAT，并進行對比驗證。
將UMAT改寫為VUMAT需要從以下方面考慮：（1）UMAT是在積分點上調用的，而VUMAT一次調用會計算很多個積分點上的變量，需要對子程序接口形式進行修改；（2）Huang本構中的轉動張量DROT是用于對滑移面和滑移方向進行旋轉的，在UMAT中，Abaqus會提供轉動張量DROT，在VUMAT中，子程序接口沒有提供DROT，需要通過VUMAT傳入的變形梯度更新滑移面和滑移方向；（3）顯示分析采用了Green-Naghdi率，而隱式分析采用Jaumann率，需要對應變率進行修改。
采用了兩個多晶模型進行一致性的驗證，第一個模型是125個網格的單位長度代表體積單元，每25個網格設置1個取向。第二個模型是采用Voronoi方法獲得的15個不同取向晶粒的多晶模型。
（1）15個不同取向晶粒的多晶模型
15個不同取向晶粒的多晶模型，采用狗骨單軸拉伸試件進行數值試驗，有限元模型如下圖所示。開展單軸拉伸，UMAT采用隱式分析，VUMAT采用顯式分析。
展開 發一個簡單的UMAT/VUMAT簡單教程
writing a UMAT_VUMAT.pdf
希望有興趣的小伙伴可以一起交流討論
UMAT/VUMAT從入門到進階子程序集合————復合材料系列 ￥66.59
UMAT/VUMAT從入門到進階子程序集合——Progressive damage analysis of Laminated Composites（PDALAC）層合板漸進損傷分析
==前情須知：以下內容為外網搬運，屬于難得的高質量子程序集合，由于完全開源，內容不涉及侵權，不涉及抄襲，內容收費并非版權收費==
適用人群：
1、關注復合材料漸進損傷分析的研究者
2、ABAQUS二次開發子程序編寫復合材料本構需求者
3、具備一定的自主學習能力和FORTRAN程序閱讀能力者
4、具備一定的英文閱讀能力的人（單詞不認識ctrl+c\ctrl+v查一下都不會的別碰）
5、不適合不具備獨立思考能力的人
6、歡迎各位大佬交流，如果有質量比較好的代碼互相分享，可以直接加我QQ互幫互助，計算力學相關來者不拒
由于技術鄰發帖內容有限，有需求的可以下載PDF深入了解本貼內容。
UMATVUMAT從入門到進階子程序集合——Progressive damage analysis of Laminated Composites（PDALAC）層合板漸進損傷分析系列.pdf
以下為付費內容部分展示
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展開 各向同性彈塑性本構的vumat源代碼：通過修改umat ￥99
1 vumat與umat的區別
從程序實現的角度，我們重點關注以下幾點區別：
? vumat不需要輸出一致性切線剛度矩陣
? vumat中應力應變存儲順序與umat不同
? vumat中存儲的應變值為張量應變值，而umat中為工程應變
? vumat的應力和狀態變量的更新方式不同，其分為old和new兩個數組
Abaqus/Explicit在啟動計算前，會進行數據檢查，在檢查的過程中會給定一組虛假的應變來檢查程序的流程。在檢查時，傳入vumat的totalTime和stepTime都為0，根據用戶給定的本構關系，程序進行計算并得到初始的穩定時間增量。如果這個穩定時間增量太大，就會導致計算不穩定（不收斂），所以需要給出彈性的計算過程，以保證得到一個比較合適的初始穩定時間增量。
vumat與umat的更多對比見下圖
2 代碼修改
從umat的源代碼出發，作出相應修改可以得到vumat。
首先增加應力和應變分量的轉換函數
!*******************************************************************************
! transfer_strain_vumat2umat：將vumat接口中的應變變量轉化為umat接口的應變變量
! vumat的應變變量為張量應變，且存儲順序不同
! 變量說明
! 輸入:
! strain_vumat : vumat接口中應變張量的存儲方式(e11,e22,e33,e12,e23,e31)
!
!
展開 精品abaqus學習教材分享
其內置了umat，vumat等常見子程序的詳細介紹和數值案例，對于二次開發也非常友好。
接觸分析的問題也有大篇幅的介紹。總之，建議值得推薦給abaqus的每一位用戶。
書籍可自行去網上下載，同時該書籍也傳入了我的知識星球社區，需要的也可以加入后下載獲取，該社區創建的目的是分享abaqus學習的相關資料，尤其是關于umat和vumat理論部分的內容。此外還重點分享晶體塑性相關的內容。如一些重點文獻的分享，前后處理的常用軟件，以及一些開源代碼的分享，加入知識星球的鏈接如下：
此外目前還上傳了vpsc8.0對應的學習教材，以及damask2.03譜方法入門的三個案例文件。后續計劃上傳黃永剛程序的一般使用案例。
展開 Abaqus復合材料仿真指南：UMA/VUMAT子程序、Cohesive單元入門（資源分享，錯過后悔
2.復合材料沖擊動力學合集及VUMAT子程序
包含計算合集中所有低速沖擊模型，VUMAT子程序，子程序使用方法以及子程序注釋，老師的主頁還有很多視頻演示，非常良心。
3.UMAT/VUMAT從入門到進階子程序集合————復合材料系列
帖主分享的自己整理的子程序合集，包含基于不同失效準則和不同損傷模型的UMAT/VUMAT源代碼。
4.基于Python腳本提取復合材料應力應變均勻化有效彈性模量
基于均勻化理論的確定復合材料結構均勻應力應變場，進一步求解單向加載情況下的均勻模量的腳本文件。
5.ABAQUS復合材料建模插件CM TOOL2.0（GUI界面）
插件名為CM TOOL，本插件件基于Python結合ABAQUS二次開發，實現復合材料幾何模型的建快速建立。
6.ABAQUS復合材料UMA/VUMAT子程序豪華大禮包
包括七種失效準則、五種損傷演化模式，30個UMAT/VUMAT子程序
七.文檔分享
1.UMAT復合材料損傷子程序詳解.pdf
各種常用Abaqus UMAT子程序，以及相應變量參數的介紹和解釋。
2.Abaqus復合材料分析要點詳解-kxh.pdf
文檔介紹了體單元、殼單元的復合材料層壓板靜力分析，多種定義鋪層方向、堆疊方向的方法，復合材料截錐殼鋪層方向的定義方法等。
3.Abaqus針對復合材料的優勢.pdf
文檔非常詳細介紹了復合材料的結構和應用，復合材料的有限元模擬和abaqus中復合材料的建模技術，單獨介紹了Abaqus中針對復合材料仿真的模塊和獨特的技術優勢，相信看完以后一定會對Abaqus復合材料分析有了全面的認識，強推！！
展開 【1月11日項目懸賞】
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【單號5095】
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《Composite Structures》：XFEM+UDMGINI實現復合材料擴展有限元分析
通常在做復合材料漸進失效分析時，多采用UMAT、VUMAT、USDFLD、VUSDFLD等子程序來實現失效理論和損傷演化方式在有限元中的集成。上述方法都是通過單元刪除或者單元剛度退化來表征裂紋的擴展。且傳統的有限元方法（FEM）在處理這類問題時需要在局部對網格進行極其細致的劃分。而擴展有限元方法（XFEM）則可以打破這種局限性，在遇到應力場或者局部應力梯度較大的問題時，XFEM并不需要在某個特定的局部對網格進行特殊的處理，也可以得到比較準確的預測值。與此同時，XFEM還可以在沒有預制裂紋路徑的情況下，不需要重新劃分網格實現裂紋沿著任意路徑擴展。
2017版之后的Abaqus中所集成的LaRC05準則便是通過擴展有限元方法來模擬裂紋擴展，且在2021版以后又做了一些改進，具體可查看公眾號以前發布的3篇文章。
一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理論的使用方法
LaRC05失效理論已嵌入2021版Abaqus CAE
Abaqus 2021 LaRC05失效理論初體驗（附案例）
Abaqus中LaRC05準則擴展有限元分析都是通過一類UDMGINI子程序（自定義損傷起始準則）來實現，該程序只可調用，無法看到源代碼。因此，當需要自定義損傷判據來進行復合材料結構擴展有限元分析時，就需要認識一下UDMGINI子程序。
通過查看幫助文檔可以看到，UDMGINI子程序中僅需要定義FINDEX和FNORMAL兩個變量，FINDEX變量對應的不同失效判據的判斷因子，一個程序中可以有多個失效判據；FNORMAL變量代表的是每種失效模式下斷裂面的法線方向。
展開 
JC本構模型以及UAMT和vumat子程序學習資料匯總(鏈接合集)
JC本構模型以及umat和vumat子程序學習資料匯總(鏈接合集),省去大家尋找資料的麻煩.部分資料免費,付費資料自行斟酌是否值得購買,本鏈接不負責.
JC本構參數標定參數反演以及二次開發相關資料整理(uamtvumat).docx
基于cohesive的三維脆性材料斷裂（abaqus cohesive單元本構） ￥999
1、根據論文《Three-dimensional modeling of fracture in quasi-brittle materials using plasticity and cohesive finite elements》DOI:https://doi.org/10.1007/s10704-021-00514-1 編寫的cohesive單元本構
2、適用于三維模型
3、包含umat以及vumat
4、umat適用范圍小，多個cohesive單元一般采用vumat進行計算
5、軟化曲線為Hordijk和bilinear
展開 【原創】ABAQUS和VS、IVF建立關聯的疑難問題解決經驗 ￥3
ABAQUS的子程序接口(user subroutine)，可用于開發用戶自定義單元 UEL/VUEL、用戶自定義材料 UMAT/VUMAT 以滿足研究需要。安裝ABAQUS、VS、IVF之后，還需要手動建立軟件之間的關聯，希望子程序能夠被調用、計算正常進行。然而貌似建立關聯之后，卻常遇到不能順利計算，甚至不能通過verification of user subroutine的困擾，讓人手足無措。
這篇文章，是我在實踐過程中(基于ABAQUS6.11、6.14，以及VS2013、IVF 2013)積累、總結出的幾類常見的比較頭疼的問題，力求圖文并茂，希望可以幫助大家盡快解決二次開發工具中的問題、避免煩憂，把精力放在有趣的研究上。歡迎關注、轉載、引用~
感興趣的朋友，也可以下載這篇經驗心得的pdf原件(文字可復制)，收一瓶快樂水的辛苦費，感謝^^
展開 【6月18日項目懸賞】
【單號6415】
預算范圍：5000
使用軟件：abaqus
需求描述：Arruda—Boyce 無定形聚合物umat或vumat 代碼
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【單號6382】
預算范圍：5000
使用軟件：abaqus umat
需求描述：無定形聚合物BPA模型boyce1988年發表 umat編寫
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【單號6391】
預算范圍：500-800
試用軟件：abaqus
需求描述：論文里的本構模型，利用abaqus編寫UMAT子程序！能做的可以聯系我！
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【單號6395】
預算范圍：2000
使用軟件：abaqus vumat
需求描述：重復一篇論文 論文附錄有vumat代碼
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【單號6399】
預算范圍：500-800
需求描述：立三維五向編織體幾何模型，最好采用Python和texgen；然后將幾何模型導入ABAQUS計算傳熱及力學性能。 指標：將幾何模型建好，模型源代碼，并教會我怎么在ABAQUS中計算的過程。
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