子程序
關(guān)注創(chuàng)建者：橋梁小兵 創(chuàng)建時間：2016-08-10
子程序的視頻教程
【A01】Abaqus 子程序開發(fā)入門=安裝教程+子程序關(guān)聯(lián)+子程序開發(fā)工具+示例
介紹Abaqus子程序開發(fā)的入門級教程。 完整視頻包括：1、軟件安裝；2、Abaqus子程序使用環(huán)境配置；3、子程序開發(fā)環(huán)境配置；4、子程序開發(fā)工具（Abaci）教程；5、復(fù)刻一個Abaqus UMAT子程序示例。 子程序語言為Fortran（自由格式）。課程附件是視頻中用到的文件。 最后1個大視頻里有5個章節(jié)，是上面5個視頻的融合，并對其中一些細(xì)節(jié)做了補充更新。
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Abaqus子程序開發(fā)系列課程-DFLUX子程序
Abaqus擁有豐富的子程序接口，可以滿足我們各種計算需求。Abaqus用戶子程序主要包括三種Abaqus/Standard subroutines，Abaqus/Explicit subroutines和Abaqus/CFD subroutines。本系列課程主要為大家講解常用子程序的接口以及編寫方法，以及子程序編寫過程中需要注意的事項。
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Abaqus子程序開發(fā)系列課程-DLOAD子程序
Abaqus擁有豐富的子程序接口，可以滿足我們各種計算需求。Abaqus用戶子程序主要包括三種Abaqus/Standard subroutines，Abaqus/Explicit subroutines和Abaqus/CFD subroutines。本系列課程主要為大家講解常用子程序的接口以及編寫方法，以及子程序編寫過程中需要注意的事項。
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子程序的實例教程
umat子程序可以定義材料的本構(gòu)關(guān)系，abaqus 中自帶的材料模型通常為成熟的材料模型，當(dāng)新的材料行為被發(fā)現(xiàn)時，通常沒法應(yīng)用自帶的材料的模型，這時就需要用到umat子程序?，F(xiàn)在以大家熟知的線彈性模型為例，以熟悉uamt子程序的語法結(jié)構(gòu)，并驗證其正確性。
問題描述：
一個0.2×0.2×1m的由Q235鋼組成的細(xì)桿，其一端固定，另一端面上施加100Mpa的拉力，我們都知道Q235鋼的屈服極限為235Mpa，因此這是個線彈性問題，可以用abaqus自帶的材料模型解決，但是為了熟悉umat子程序語法結(jié)構(gòu)并驗證其正確性，這里用umat子程序自定義材料本構(gòu)關(guān)系，對上述簡單拉伸問題進行模擬。
具體步驟如下：
1、建立部件
2、輸入材料參數(shù)
3、創(chuàng)建實例
4、定義分析步
5、定義邊界條件
6、劃分網(wǎng)格
7、提交作業(yè)
8、顯示結(jié)果
我們在細(xì)桿上任選一點，z方向的應(yīng)力為100Mpa，計算結(jié)果正確，從而驗證了umat子程序的正確性。
接下來，通過視頻的形式給大家詳細(xì)介紹本算例的umat子程序
展開 UEL子程序在每個單元上調(diào)用，并根據(jù)當(dāng)前的節(jié)點位移計算出單元的內(nèi)力和應(yīng)力。
5. VUEL子程序（Abaqus/顯式）
VUEL子程序與UEL子程序類似，用于定義有限元單元的行為。與UEL子程序不同的是，VUEL子程序可以用于創(chuàng)建非線性單元，如接觸單元和連桿單元等。該子程序對于實現(xiàn)特殊的非線性行為和接觸效應(yīng)非常有用。
6. UMATHT（Abaqus/標(biāo)準(zhǔn)）和 VUMATHT（Abaqus/顯式）
UMATHT子程序允許用戶定義熱固化材料模型。這些模型同時考慮力學(xué)和熱學(xué)效應(yīng)，并可用于模擬高溫和高應(yīng)變速率下的材料響應(yīng)。VUMATHT 于2018年添加到了 Abaqus2018中。
7. UTRACO和UDISP子程序
UTRACO和UDISP子程序可以用于定義自定義歷史記錄變量和位移約束。這些子程序允許用戶定義在分析中跟蹤和輸出的自定義歷史記錄變量，以及在位移約束方面提供高度自定義和精細(xì)的控制。
8. UEXTERNALDB（Abaqus/標(biāo)準(zhǔn)）和 VEXTERNALDB（Abaqus/顯式）
UEXTERNALDB子程序允許用戶將外部數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Abaqus中進行后處理。通過編寫該子程序，我們可以將自定義的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為Abaqus可接受的格式，并在后處理期間使用導(dǎo)入的數(shù)據(jù)。
9. UEXTERNALFM子程序
UEXTERNALFM子程序可以用于將外部文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Abaqus用作特定功能的輸入。該子程序支持多種文件格式，并允許用戶通過編寫自定義的輸入接口將外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入Abaqus。
10. UHARD子程序
UHARD子程序用于定義材料的硬化行為。通過編寫該子程序，我們可以模擬材料的塑性變形。UHARD子程序通常與UMAT子程序一起使用，以實現(xiàn)材料的全應(yīng)力-全應(yīng)變行為。
展開 這樣的操作可以使用用戶子程序UEXTERNALDB來執(zhí)行。此用戶接口可以潛在地用來與其他程序交換數(shù)據(jù)，允許 Abaqus/Stand-ard 和其他程序之間的交換信息。
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子程序編寫流程
（1）需要 include的頭文件
對于Fortran編寫的子程序，每一個以FORTRAN編寫的用戶子程序必須包括一個下面的聲明，作為參數(shù)列表后的第一個聲明:
Abaqus/Standard中 :
include'aba_param.inc'
Abaqus/Explicit中:
include'vaba_param.inc'
如果變量在主要用戶子程序和后續(xù)子程序之間交換，則應(yīng)當(dāng)在所有子程序中指定上面的包括聲明來保持精度。
對于C和C++編寫的子程序，每一個C 和 C++用戶子程序必須包括聲明:
#include < aba_for_c.h >
此文件包含F(xiàn)ORTRAN-C接口互用的宏。
文件aba_param. inc、vaba_param.inc和 aba_for_c.h由 Abaqus安裝程序在系統(tǒng)上安裝，并且包含重要的安裝參數(shù)。這些聲明告訴Abaqus執(zhí)行程序將用戶子程序編譯并且鏈接到Abaqus 余下的部分，來自動地包括aba_param. inc或者vaba_param. inc 文件。因為Abaqus將知道它們在哪里，所以不需要用戶找到此文件并將它復(fù)制到任何特定的目錄。
展開 一種可用于形狀記憶合金（SMA）的UMAT子程序 ￥29.99
多尺度模型
子程序考慮微觀晶粒與宏觀單元的相互作用：
1) 宏觀單元由多個晶粒組成，每個晶粒的相變行為獨立計算；
2) 單元整體響應(yīng)為各晶粒響應(yīng)的加權(quán)平均，可模擬晶粒取向?qū)暧^行為的影響（如案例中 Element 1 及其不同晶粒的應(yīng)變差異）。
3、 案例介紹和結(jié)果對比
1. 案例介紹
為驗證 UMAT 子程序的有效性，構(gòu)建 NiTi 合金單向拉伸模型，參數(shù)如下：
幾何尺寸：矩形試件，長寬高均為1mm；
加載條件：位移控制加載，位移范圍0-0.05mm
材料參數(shù)：楊氏模量 E=40GPa，泊松比 ν=0.33，初始屈服應(yīng)力 σ0=353MPa，相變臨界應(yīng)力 σ_f=381MPa（正向）、σ_s=141MPa（反向）。
2.結(jié)果對比
實驗數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果如圖 1 所示（曲線趨勢與文獻 [鄒京辰等，2025] 一致）：
試件的力 - 位移曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)典型超彈性特征：加載階段因奧氏體→馬氏體相變出現(xiàn)應(yīng)力平臺，卸載階段因反向相變應(yīng)力驟降；
曲線趨勢與文獻結(jié)果基本吻合，驗證了子程序對相變力學(xué)行為的精準(zhǔn)捕捉。
這個 UMAT 展示了如何在標(biāo)準(zhǔn)塑性框架內(nèi)嵌入相變效應(yīng)，為模擬如形狀記憶合金 (SMA)、相變誘發(fā)塑性 (TRIP) 鋼等智能材料或先進金屬提供了基礎(chǔ)。理解和應(yīng)用此代碼需要對彈塑性力學(xué)理論、ABAQUS UMAT 接口和特定材料的相變機制有深入的了解。
4、 代碼解釋以及案例文件（inp，umat子程序)
展開 Abaqus從2017版本開始，內(nèi)置了UVARM和DMGINI兩種子程序供用戶調(diào)用。UVARM子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGCRT”作為材料名的前綴，可以用來評估是否滿足LaRC05強度指標(biāo)；DMGINI子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGINI”作為材料名前綴，可以結(jié)合XFEM來分析裂紋萌生和擴展。
在abaqus中可以通過修改關(guān)鍵字來進行模型設(shè)置
UVARM設(shè)置
DMGINI設(shè)置
輸出變量的含義
計算結(jié)果
此外，如果有小伙伴希望學(xué)習(xí)cohesive單元的umat子程序開發(fā)相關(guān)技術(shù)，可以關(guān)注下圖的教程：
點擊鏈接進入了解詳情：Abaqus Cohesive單元介紹及其本構(gòu)的Umat子程序開發(fā)教程
最后，有ABAQUS子程序開發(fā)相關(guān)需求歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
展開 
子程序的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
子程序的最新內(nèi)容
這里分享一個經(jīng)典的vumat子程序，方便大家學(xué)習(xí)Johnson-Cook的相關(guān)理論模型：
原始鏈接：https://github.com/mauroarcidiacono/Abaqus-VUMAT-Johnson-Cook/tree/main
代碼由Arcidiacono, Mauro F. and Rahimi, Salaheddin等人開發(fā)
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將 VPSC 以 VUMAT（用戶材料子程序） 的形式集成進 Abaqus，能實現(xiàn)“1+1 > 2”的效果，例如宏微觀耦合： 每一個有限元積分點都代表一個多晶集合。有限元計算宏觀應(yīng)變，VPSC 在微觀層面計算晶體旋轉(zhuǎn)和硬化，再反饋回宏觀應(yīng)力。非均勻場預(yù)測：你不僅能看到工件的整體變形，還能清晰地觀察到厚度方向、圓周方向上織構(gòu)分布的異質(zhì)性。
初始模型如下：
在step中使用熱力耦合分析步，在子程序中引入溫度相關(guān)的變形梯度
邊界條件設(shè)置：初始溫度場293K，同時設(shè)定Y+方向為393K，所有熱相關(guān)參數(shù)均使用文章的相關(guān)參數(shù)，左側(cè)固定，右側(cè)施加位移邊界條件，并使用C3D8T單元進行網(wǎng)格離散。
我們可以將我之前推文提到的umat-taylor模型轉(zhuǎn)化為vumat子程序，進一步使用晶體塑性模型模擬大變形結(jié)構(gòu)尺度材料變形行為。案例展示如下：
初始模型參考文章的設(shè)置（上下兩層鋼板，中間為薄殼結(jié)構(gòu)）：
使用通用接觸，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.5，共4000個單元，每個單元包含50個具有不同初始取向晶粒。共20萬晶粒。
邊界條件設(shè)置為下端鋼板固定，上端下壓。
后續(xù)很多孿晶模型基于此進行二次開發(fā)，因此實現(xiàn)該文章的數(shù)值模型對于孿晶的研究非常有幫助：
使用文章的公式，講整體算法集成到abaqus的vumat子程序相對容易，因為不需要推導(dǎo)一致性雅可比。但是率無關(guān)模型通常數(shù)值穩(wěn)定性較差。
Abaqus：從隱式非線性到用戶子程序的深度定制
Abaqus采用極其模塊化的*MATERIAL關(guān)鍵字樹狀結(jié)構(gòu)，使得多物理場耦合特性的定義更加符合人類直覺。
基于UMAT的蠕變變形仿真16天前
為了解決這個問題，有學(xué)者提出改進的擬合模型：
模型中的各參數(shù)和溫度、應(yīng)力進行關(guān)聯(lián)：
這個模型，不包含初始蠕變，更適合用來描述穩(wěn)態(tài)和加速段的蠕變：
UMAT子程序
根據(jù)前面的介紹我們知道，蠕變兼具了疲勞和屈服的一些特點。同樣地，在編寫子程序的時候，也是在兩者基礎(chǔ)上更容易實現(xiàn)。
首先是應(yīng)變的處理。
用Abaqus有七、八年，擅長Python和子程序。
有問題你來問，我有空就來答。
（收斂計算問題，記得貼上錯誤信息）
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動力學(xué)
內(nèi)插0厚度cohesive以模擬層間分層
復(fù)合材料采用VUMAT子程序，內(nèi)附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
可贈送收集的纖維復(fù)合材料相關(guān)學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
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復(fù)合材料采用VUMAT子程序，內(nèi)附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
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