UMAT本構(gòu)開發(fā)的案例
巖土非線性本構(gòu)UMAT開發(fā) ￥666
巖土非線性本構(gòu)UMAT開發(fā)
lsdyna材料本構(gòu)模型二次開發(fā)經(jīng)驗(yàn)分享（umat41）
二、lsdyna二次開發(fā)前期儲(chǔ)備
2.1 軟件安裝（最基本最簡單）
（1）必須擁有對(duì)應(yīng)版本的ls-dynalib文件包。需要根據(jù)不同的系統(tǒng)平臺(tái)（32位/64位、SMP/MPP）、版本（971R5.1.1/R711/R8.0.0）得到對(duì)應(yīng)的lib包。
（2）裝IFC之前需要先裝MVS
（3）有l(wèi)stc授權(quán)文件，即ls‐dyna求解器可求解。
下面是版本對(duì)應(yīng)關(guān)系：
2.2 力學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備（最難）
因?yàn)樽鰈sdyna本構(gòu)模型二次開發(fā)和直接使用內(nèi)置本構(gòu)進(jìn)行計(jì)算難易程度差距很大，采用內(nèi)置本構(gòu)進(jìn)行計(jì)算不用過多了解本構(gòu)底層邏輯。而二次開發(fā)自己的本構(gòu)需要對(duì)整套本構(gòu)的內(nèi)在邏輯有很好的理解，包括基本的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、應(yīng)力偏量、靜水應(yīng)力、應(yīng)變率、應(yīng)力不變量、應(yīng)力偏量不變量等等。如果有做二次開發(fā)的打算，建議提早學(xué)習(xí)一下以上知識(shí)點(diǎn)，可以查閱相關(guān)書籍，個(gè)人建議如果想速成可以在B站上去學(xué)習(xí)，有一位女老師講的線上網(wǎng)課非常受用。
2.3 Fortran語言基礎(chǔ)（相對(duì)較容易）
二次開發(fā)對(duì)于編程的要求是很低的，只需要掌握最基本的即可。比如用到最多的條件語句里的比較：gt為大于、le為小于等于、ge為大于等于。其他的也都和上邊這些最基本的一樣，在具備以上兩點(diǎn)之后可以在lsdyna手冊里看一下具體代碼，先讀一遍，主要是學(xué)習(xí)套路和編程語言。
如果以上三點(diǎn)你都基本具備了，那么就可以自己嘗試去根據(jù)推導(dǎo)的本構(gòu)去編一下umat代碼了。
如果umat代碼寫完了，那么恭喜你，可以進(jìn)入下一道難關(guān)了：編譯生成求解器。如果你是初學(xué)者，那么寫完之后的代碼肯定會(huì)錯(cuò)誤百出，不過不要慌，這很好解決。因?yàn)樵诰幾g的時(shí)候如果你的語法有錯(cuò)誤，他都會(huì)提示的，在vs里打開行號(hào)就可以清晰地看到具體哪一行出錯(cuò)了，fortran語法以及umat書寫格式問題就可以通過一次次改錯(cuò)而解決掉了。
展開 Johnson-cook 本構(gòu)模型 的umat子程序 ￥299
考慮應(yīng)變率的Johnson-cook塑性本構(gòu)模型可以寫為
以上塑性本構(gòu)模型可以在顯式和隱式中進(jìn)行定義，但動(dòng)態(tài)失效模型僅在顯式求解器中提供，該模型僅適用于金屬的高應(yīng)變率變形，Johnson-cook動(dòng)態(tài)失效模型，基于單元積分點(diǎn)處的等效塑性應(yīng)變值；假設(shè)當(dāng)損傷參數(shù)超過1時(shí)發(fā)生失效。損傷參數(shù)ω定義為：
其中分子表示等效塑性應(yīng)變增量，分母表示失效對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，其中失效塑性應(yīng)變，失效應(yīng)變?nèi)Q于應(yīng)力三軸度，溫度，和應(yīng)變速率。即
其中d1–d5是在轉(zhuǎn)變溫度或低于轉(zhuǎn)變溫度時(shí)測量的失效參數(shù)。該模型最適用于真正動(dòng)態(tài)的情況。對(duì)于需要移除元件的準(zhǔn)靜態(tài)問題，建議使用漸進(jìn)損傷和破壞模型（漸進(jìn)損傷和失效）或Gurson金屬塑性模型（多孔金屬塑性），使用該損傷模型時(shí)需要配合對(duì)應(yīng)的塑性和硬化模型。
其中塑性模型相關(guān)的材料參數(shù)擬合可以參考網(wǎng)址：
abaqus中Johnson-Cook本構(gòu)模型理解 - 知乎 (zhihu.com)
損傷相關(guān)參數(shù)擬合可以參考網(wǎng)址：
abaqus中Johnson-Cook損傷失效模型 - 知乎 (zhihu.com)
umat子程序驗(yàn)證
相同材料參數(shù)下，使用編寫的umat子程序與顯式求解器內(nèi)置的模型進(jìn)行對(duì)比，模型材料參數(shù)取自文獻(xiàn)
模型尺寸為10*10*50（mm），沿著Z方向進(jìn)行20%的拉伸。
展開 UMAT子程序（晶體塑性力學(xué)）經(jīng)典案例-單胞模型（inp+UMAT文件+子程序?qū)?yīng)的本構(gòu)模型文件） ￥10
這份資料是從事固體力學(xué)研究幾年經(jīng)典推薦教程，助你在有限元仿真理論部分有更深入的理解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)有限元材料本構(gòu)模型的UMAT子程序的編寫、材料參數(shù)的設(shè)置、ABAQUS的前處理有更加深入的感悟。
附件中文件：inp單胞模型，UMAT晶體塑性經(jīng)典子程序，子程序?qū)?yīng)的經(jīng)典說明，固體力學(xué)國際經(jīng)典教程（Computational Methods for Plasticity），ABAQUS工程項(xiàng)目前處理經(jīng)典教程。
看好再購買，售出不退，謹(jǐn)慎入手
ABAQUS蠕變UMAT本構(gòu)
creep.for
免費(fèi)分享不帶損傷的UMAT蠕變本構(gòu)，需要Sinh損傷本構(gòu)的請(qǐng)移步高溫合金蠕變損傷本構(gòu)/UMAT子程序/Sinh 蠕變損傷本構(gòu)/論文復(fù)現(xiàn)_本構(gòu)模型 損傷模型-技術(shù)鄰
本構(gòu)模型_Umat子程序中Jacobian矩陣的推導(dǎo)示例
本構(gòu)模型_Umat子程序中Jacobian矩陣的推導(dǎo)示例
各向同性硬化von Mises率無關(guān)彈塑性本構(gòu)理論以及umat源代碼 ￥99
各向同性硬化von Mises率無關(guān)彈塑性本構(gòu)理論以及umat源代碼
1 本構(gòu)理論
1.1 率形式
對(duì)于各向同性線彈性材料，其本構(gòu)方程為：
式中假設(shè)了應(yīng)變張量可以分解為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分：
因此塑性本構(gòu)的關(guān)鍵在于計(jì)算塑性應(yīng)變的演化。對(duì)于率無關(guān)彈塑性的本構(gòu)理論，需要確定以下三個(gè)部分：
(1)：屈服條件
(2)：流動(dòng)法則
(3)：硬化法則
在此采用的是 von Mises 屈服條件：
式中后繼屈服應(yīng)力是等效塑性應(yīng)變的函數(shù)：
流動(dòng)法則為：
式中流動(dòng)方向的表達(dá)式為：
硬化法則為：
1.2 Return-mapping算法
上述的本構(gòu)方程均為率形式。在增量步中，給定增量應(yīng)變：
首先假設(shè)該增量應(yīng)變?nèi)珵閺椥詰?yīng)變，計(jì)算試驗(yàn)狀態(tài)下的一些物理量：
試驗(yàn)狀態(tài)下的應(yīng)力
試驗(yàn)狀態(tài)下的屈服函數(shù)值：
利用該試驗(yàn)屈服函數(shù)值來判斷在該增量步下是否發(fā)生了塑性屈服。如果：
則說明試驗(yàn)狀態(tài)即為真實(shí)狀態(tài)，即可進(jìn)行更新：
反之則需要進(jìn)行塑性更正，即需要計(jì)算塑性乘子的增量，利用以下非線性方程組進(jìn)行計(jì)算：
可以將該非線性方程組簡化至一個(gè)非線性方程，過程如下，將該方程組中的第一式分解為球量和偏量兩部分：
因此可以計(jì)算應(yīng)力為：
將上式中的第二式整理得到：
可以得到兩個(gè)張量的方向相同：
因此偏應(yīng)力可以用試驗(yàn)狀態(tài)的信息表示出來：
代入到最后一個(gè)一致性方程中可得：
即可利用牛頓迭代法對(duì)上述非線性方程進(jìn)行求解，得到塑性乘子增量。
展開 ABAQUS umat 理想彈塑性本構(gòu)模型 ￥99
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(15, 17, 21);">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</span></p><p class="ql-align-justify">理想彈塑性本構(gòu) + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify">完整公式推導(dǎo) + Fortran 源碼直接編譯</p><p class="ql-align-justify">von Mises 屈服+ 一致切線模量全實(shí)現(xiàn)</p><p class="ql-align-justify">PDF 包含規(guī)范化的本構(gòu)方程、隱式積分、徑向返回與一致切線模量推導(dǎo)，可供初學(xué)者學(xué)習(xí)。配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運(yùn)行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計(jì)算精度極高，<span style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">適合初學(xué)者快速入門。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">下圖展示了</span><span style="color: rgb(25, 27, 31);">部分</span><span style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">PDF內(nèi)容，及umat計(jì)算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
展開 基于UMAT的低密度泡沫本構(gòu)實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)象很有意思，但是如何用建立對(duì)應(yīng)的本構(gòu)就不容易了。目前主流的方法是，基于現(xiàn)有泡沫本構(gòu)關(guān)系框架，通過試驗(yàn)確定里面的各項(xiàng)參數(shù)。而這個(gè)本構(gòu)關(guān)系框架，也是大量的研究和試驗(yàn)擬合出來的。
LS-DYNA針對(duì)低密度泡沫使用的方法很有意思，類似于一種疊加法，把兩種本構(gòu)疊加起來實(shí)現(xiàn)上面描述的效果。
本文就介紹下LS-DYNA的低密度泡沫理論，并且通過ABAQUS UMAT實(shí)現(xiàn)。
2. 本構(gòu)理論
LS-DYNA是如何實(shí)現(xiàn)的呢？看下面的圖就明白了。給出兩種本構(gòu)關(guān)系疊加：
(1) 隨著變形的增加，載荷先增加后趨于平緩；
(2) 隨著變形的增加，載荷一直增加，但是前期增加幅度小，后面載荷的增速不斷變大；
(3) 上面兩種合在一起就是低密度泡沫的變形特點(diǎn)。
第一種本構(gòu)描述如下：
第二種本構(gòu)描述如下：
3. 算例
在UMAT中完成上述本構(gòu)的編寫。
3.1 模型
考慮立方體的壓縮，如下圖。
3.2 邊界條件
考慮壓縮工況，要特別指出的是，壓縮的幅度要很大才能出完整的曲線，比如這個(gè)立方體邊長是5，那壓縮位移可以給到4.9。
3.3 結(jié)果
最終得到應(yīng)力應(yīng)變曲線如下，從圖里可以看出，我們用UMAT自行編寫的本構(gòu)，可以很好的反映低密度泡沫的變形特點(diǎn)。
如果你有編程或者仿真方面相關(guān)需求，可以通過微信公眾號(hào)聯(lián)系我們，歡迎“打擾”哦。
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展開 Abaqus Umat (子程序4) 彈塑性本構(gòu),米塞斯模型(Mises Model) ￥10
1）米塞斯模型為經(jīng)典的彈塑性本構(gòu)，主要用來模擬金屬材料在外荷載作用下的彈塑性行為
2）具體為金屬在各向均勻受壓狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，只有在剪切作用下會(huì)發(fā)生塑性變形
3該Fortran代碼為Abaqus的外接子程序(user subroutine)，可用于學(xué)習(xí)最簡單的彈塑性本構(gòu)的編寫過程
米塞斯模型的適用范圍及屈服面形狀
所編寫米塞斯模型UMAT子程序
ABAQUS umat 非線性等向硬化本構(gòu)模型（Voce 硬化模型） ￥129
<p class="ql-align-justify">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</p><p class="ql-align-justify">非線性等向硬化本構(gòu)模型（Voce硬化模型） + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify">完整公式推導(dǎo) + Fortran 源碼直接編譯</p><p class="ql-align-justify">完整的算法一致切線模量推導(dǎo)與實(shí)現(xiàn)</p><p class="ql-align-justify">PDF 包含規(guī)范化的本構(gòu)方程、隱式積分、徑向返回與一致切線模量推導(dǎo)，可供初學(xué)者學(xué)習(xí)。配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運(yùn)行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計(jì)算精度極高，適合初學(xué)者快速入門。</p><p class="ql-align-justify">下圖展示了部分PDF內(nèi)容，及umat計(jì)算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
展開 
mises本構(gòu)模型UMAT（附源代碼和詳細(xì)注釋）
ABAQUS自帶mises本構(gòu)與UMAT對(duì)比
二. 如何在分析中使用自定義材料
1.通過ABAQUS/CAE使用自定義材料
在Property模塊中，執(zhí)行【Material】/【Create】命令（或單擊相關(guān)工具箱區(qū)的按鈕），彈出Edit Material對(duì)話框（如圖所示），用戶可以通過該對(duì)話框選擇材料模型、設(shè)置材料參數(shù)。對(duì)于自定義模型，執(zhí)行對(duì)話框的【General】/【User Material】命令，此時(shí)在Material Behaviors區(qū)域中會(huì)出現(xiàn)User Material字樣，表明定義的是用戶材料。在Edit Material對(duì)話框下方的User Material 區(qū)域中的【User material type】下拉列表中有三個(gè)選項(xiàng)，分別為Mechanical（力學(xué)材料）、 Thermal (熱學(xué)材料）和Thermomechanical (熱力學(xué)模型），默認(rèn)選項(xiàng)為Mechanical。對(duì)于一些巖土材料模型，尤其是采用非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的模型，雅克比矩陣是不對(duì)稱的，此時(shí)需勾選Use unsymmetric material stiffiiess matrix 復(fù)選框。材料的參數(shù)在 Data 區(qū)域中的【Mechanical Constants】列表中輸入，這里的數(shù)據(jù)會(huì)按次序傳給UMAT子程序中的PROPS (NPROPS)數(shù)組，數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)即為NPROPS。
注：輸入材料參數(shù)時(shí)，在數(shù)據(jù)列表尾部按回車健會(huì)自動(dòng)增加一行數(shù)據(jù).此外，在數(shù)據(jù)窗口上右擊會(huì)顯示彈出式菜單，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的拷貝、增加、刪除等功能。
如果UMAT子程序用到狀態(tài)變量,還需設(shè)置狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)。
展開 求C50混凝土本構(gòu)UMAT教學(xué)
求C50混凝土本構(gòu)UMAT教學(xué)
ABAQUS子程序UMAT里彈塑本構(gòu)的實(shí)現(xiàn)
ABAQUS給用戶提供了強(qiáng)大二次開發(fā)接口，尤其是在材料本構(gòu)方面，給用戶開發(fā)符合實(shí)際工程的材料本構(gòu)模型提供了強(qiáng)大幫助，本文將針對(duì)其用戶材料子程序展開研究，總結(jié)常用材料模型的開發(fā)方法。
目 錄
TOC \o "1-3" \h \u 摘 要 I
ABSTRACT II
1. 緒論 1
1.1. 課題的研究背景 1
1.2. 本文的研究內(nèi)容和方法 2
2. 基于ABAQUS軟件的二次開發(fā) 3
2.1. ABAQUS介紹 3
2.2. ABAQUS各模塊簡介 3
2.3. ABAQUS的二次開發(fā)平臺(tái) 5
2.4. ABAQUS的二次開發(fā)語言 6
3. 用戶材料子程序UMAT 8
3.1. UMAT開發(fā)環(huán)境設(shè)置 8
3.2. UMAT注意事項(xiàng) 9
3.3. UMAT接口的原理 10
3.4. UMAT的使用方法 12
4. 材料非線性問題 14
4.1. 材料的彈塑性本構(gòu)關(guān)系 14
4.2. 非線性有限元算法理論 17
4.3. 增量理論常剛度法公式推導(dǎo) 20
4.4. 增量理論切線剛度法公式推導(dǎo) 21
5. UMAT程序設(shè)計(jì)和編碼 25
5.1. 本構(gòu)關(guān)系描述 25
5.2. 常剛度法程序設(shè)計(jì) 27
5.3. 常剛度法程序編碼 29
5.4. 切線剛度法程序設(shè)計(jì) 32
5.5. 切線剛度法程序編碼 35
5.6. 程序的調(diào)試 38
6. 程序驗(yàn)證 40
6.1. 問題描述 40
6.2.
展開 ABAQUS umat 非線性混合硬化本構(gòu)模型（Chaboche 硬化模型 ） ￥239
<p>本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</p><p>Chaboche硬化本構(gòu)模型 + 隱式積分 + 徑向返回</p><p>完整公式推導(dǎo) + Fortran 源碼直接編譯</p><p>任意個(gè)數(shù)背應(yīng)力分量 + 解析一致切線模量</p><p>PDF 包含規(guī)范化的本構(gòu)方程、隱式積分、徑向返回與一致切線模量推導(dǎo)，可供初學(xué)者學(xué)習(xí)。配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運(yùn)行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計(jì)算精度極高，適合初學(xué)者快速入門。</p><p>下圖展示了部分PDF內(nèi)容，及umat計(jì)算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
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