VUMAT
關注創建者：復合材料力學-君莫 創建時間：2016-10-08
VUMAT的視頻教程
ABAQUS VUMAT 一維彈塑性本構VUMAT
第二部分：VUMAT編程實戰 VUMAT接口詳解：關鍵變量的含義與賦值邏輯。 代碼架構搭建： 彈性預測步（試應力構建）。 塑性修正步（徑向返回法實現）。 狀態變量（State Variables）的存儲與傳遞。 一維彈塑性VUMAT實現：從零開始編寫完整的子程序代碼。
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VUMAT二次開發教程從入門到高級
（已購買我UMAT課程的，或已購買VUMAT課程還想購買UMAT課程的，可私戳打8折） 01_VUMAT基本書寫格式及簡單例子 02_UMAT-VUMAT轉換接口 03_彈塑性本構模型的積分方法（包含彈性試探壓力,及應力回拉屈服面） 04_VUMAT實例詳解1（各向同性硬化模型) 05_VUMAT實例詳解2（運動硬化模型) 06_UMAT編寫的一些技巧及注意事項（
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Abaqus-VUMAT-線彈性VUMAT
一、視頻內容介紹 二、vumat開發講解 三、各向同性線彈性本構 四、線彈性vumat編程詳解 五、線彈性vumat調用
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VUMAT的實例教程
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 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。
圖 1 單軸拉伸多晶有限元模型
不同晶粒的材料參數設置如下：
圖 2 多晶材料不同取向的設置
圖 3 計算完成的截圖
單軸拉伸UMAT和VUMAT計算得到的力-位移響應如下。
圖 4 單軸拉伸UMAT和VUMAT計算得到的力-位移響應
單軸拉伸結束時刻的應力、應變場如下：
圖 5 計算完成的應力場
圖 6 計算完成時刻的應變場
（2）125個網格的單位長度代表體積單元
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，有限元模型如下圖所示。
展開 非本人總結，原帖見http://forum.simwe.com/forum.phpmod=viewthread&tid=911118&highlight=nblock
網上有太多的朋友弄不清這個VUMAT中Nblock到底代表什么，這個帖子我覺得是講的最明白了！
原作者Xujianqing ，一絲不茍，值得學習 好帖！
如有侵權，請告之，我立馬刪帖！
1、幫助文件的解釋
Number of material points to be processed in this call to VUMAT.
3、nblock的含義：
Abaqus一次調入vumat進行計算的單元數，是個常數，最大為136。假設模型單元總數為n，令n=a×136+b，其中a整數，b是小于136的整數。則前a×136個單元的nblock值為136，后b個單元的nblock值為b。
4、Abaqus調用vumat的過程
計算一步的過程中每nblock個單元調入一次vumat，即n（n=a×136+b）個單元的計算模型計算一步需要調入a+1次vumat。
理由如下：1250個單元的計算過程計算了1516步，一次調用vumat在data.txt文件中生成1250個隨機數，計算一步調用vumat的次數為Int（1250/136）+1=10。所以data.txt文件中生成的總個數應為1250×10×1516=1.895E7個。打開data.txt文件發現數據總個數為2.33E7，略大于1.895E7，這是因為還有一些計算步被終止，并未顯示。
原作者附帶的案例說明文檔一并轉載到此
最近的一點收獲以前總沒確切的理解VUMAT里面Nblock的含義，只是簡單理解為計算模型總的高斯點數。
nblock .rar
展開 自Abaqus復合材料基礎篇教學視頻及Abaqus cohesive系列教學視頻發布以來，得到了很多學員的關注，也有很多人咨詢子程序教學視頻何時發布，由于個人精力有限，所以遲遲未錄制，今天終于正式開始錄制vumat子程序系列。
該課程主要介紹VUMAT子程序的原理、編寫方法，并詳細介紹在復合材料失效分析方面的應用案例，具體章節內容如下：
章節1：初識VUMAT子程序
章節2：正交各項異性復合材料失效分析子程序源代碼詳解
章節3：vumat子程序的使用方法詳解（復合材料子程序使用方法）
章節4：vumat子程序計算后結果如何查看？
章節5：分分鐘創建適用于復合材料子程序的沖擊損傷模型
章節6：復合材料結構常用的三種剛度退化方式
章節7：基于能量演化的三維復合材料vumat子程序詳解（待完成）
如果您有更好的建議，可以留言或者發站內信息溝通，感謝各位以往的支持。
視頻鏈接：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10610
展開 課程介紹
《Abaqus 復合材料VUMAT子程序詳解》
本課程將詳細介紹復合材料結構VUMAT子程序的原理、編寫方法，并詳細介紹在復合材料失效分析方面的應用案例。
章節1：初識VUMAT子程序
章節2：正交各項異性復合材料失效分析子程序源代碼詳解（可提供源代碼及CAE文件）
章節3：vumat子程序的使用方法詳解（復合材料沖擊損傷模型建模+三維VUMAT子程序）
章節4：vumat子程序計算后結果如何查看？
章節5：分分鐘創建適用于復合材料子程序的沖擊損傷模型
章節6：復合材料結構常用的三種剛度退化方式
章節7：如何調試Abaqus子程序
章節8：應變局部化(strain localization)與單元特征長度(characteristic length)
章節9：基于能量（斷裂韌性）演化的三維復合材料vumat子程序（不提供源代碼及模型文件）
章節10：斷裂韌性退化方式中單元特征長度注意事項
章節11：兩種及以上自定義VUMAT/UMAT子程序的調用方法
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VUMAT的相關專題、標簽、搜索
VUMAT的最新內容
這里分享一個經典的vumat子程序，方便大家學習Johnson-Cook的相關理論模型：
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
!
將 VPSC 以 VUMAT（用戶材料子程序） 的形式集成進 Abaqus，能實現“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。有限元計算宏觀應變，VPSC 在微觀層面計算晶體旋轉和硬化，再反饋回宏觀應力。非均勻場預測：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、圓周方向上織構分布的異質性。
我們可以將我之前推文提到的umat-taylor模型轉化為vumat子程序，進一步使用晶體塑性模型模擬大變形結構尺度材料變形行為。案例展示如下：
初始模型參考文章的設置（上下兩層鋼板，中間為薄殼結構）：
使用通用接觸，摩擦系數設置為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。
邊界條件設置為下端鋼板固定，上端下壓。
使用作者提出的完整積分框架，并基于顯式vumat實現，同時使用基于損傷變量的單元刪除方案同時引入ALE自適應網格方案可以更好的預測梯度效應。
后續很多孿晶模型基于此進行二次開發，因此實現該文章的數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，因為不需要推導一致性雅可比。但是率無關模型通常數值穩定性較差。
UMAT / VUMAT 的二次開發： 當標準材料庫無法覆蓋新興材料（如具有形狀記憶效應的鎳鈦合金、相變誘發塑性的TRIP鋼、或者超高周疲勞退化材料）時，最高階的仿真工程師必須依賴Fortran或C++編寫用戶自定義材料子程序（UMAT用于Abaqus/Standard隱式求解，VUMAT用于Abaqus/Explicit顯式求解）。
：DOI: 10.1016/j.tws.2023.111053</li><li class="ql-align-justify">T300：DOI: 10.1177/07316844221147487</li></ul><p class="ql-align-justify"> 用戶在 GUI 界面僅需通過下拉菜單選擇材料型號（T700 或 T300），VUMAT
Abaqus纖維復合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動力學
內插0厚度cohesive以模擬層間分層
復合材料采用VUMAT子程序，內附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
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ABAQUS 纖維復合材料層合板鉆孔，采用puck失效準則，內附CAE, inp, ODB, VUMAT子程序
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