UMAT
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE仿真與數(shù)值模擬 創(chuàng)建時間：2016-11-25
UMAT的視頻教程
Abaqus Umat 開發(fā)系列課程（四）——UMAT編寫技巧
UMAT編寫技巧課程內(nèi)容簡介 UMAT調(diào)用接口及變量說明 UMAT應(yīng)力顯式積分方法簡介 UMAT應(yīng)力隱式積分方法簡介 粘彈塑性模型UMAT子程序經(jīng)驗分享 UMAT常用子函數(shù)的編寫（一） UMAT常用子函數(shù)的編寫（二） UMAT編寫常見錯誤分析 UMAT學(xué)習(xí)資料及代碼分享
￥45 1小時43分鐘 3752播放
查看
ABAQUS材料子程序UMAT入門
本課程為Umat入門課程，主要講述Umat的基礎(chǔ)知識，編寫思路以及不同類型單元的彈性材料子程序具體編寫方法和使用方法。 包含章節(jié) 1. Umat中的一些基本概念； 2. Umat的使用方法； 3. 用于Umat中的Fortran語法基礎(chǔ)； 4. Truss單元彈性材料Umat; 5. Beam單元彈性材料Umat; 6. 平面應(yīng)力單元彈性材料Umat; 7.
￥100 2小時58分鐘 2291播放
查看
Abaqus-umat-各向同性線彈性umat
一、視頻內(nèi)容介紹 二、fortran語言基本概念 ? ? # fortran77固定格式 ? ? # IDE——vscode+Modern Fortran 三、各向同性線彈性本構(gòu) ? ? # 各向同性線彈性本構(gòu) 四、umat程序編寫及應(yīng)用 ? ? # umat函數(shù)頭 ? ? # umat需要實現(xiàn)的功能 ? ? # 線彈性umat編程實例講解 ? ? # umat與abaqus內(nèi)置線彈性模型對比
免費 56分鐘 3164播放
查看
UMAT的實例教程
求解得到塑性乘子增量之后，即可更新：
也可以更新塑性應(yīng)變：
1.3 一致性切線剛度矩陣
umat除了要求更新應(yīng)力以及狀態(tài)變量之外，還需要更新算法的一致性切線剛度模量。當(dāng)沒有發(fā)生塑性屈服時，一致性切線剛度矩陣即為彈性矩陣。
2.課程簡介
本課程將由淺入深介紹UMAT的編寫方法，包含了一些數(shù)值處理技巧如自動誤差控制積分方法，彈性試探應(yīng)力，應(yīng)力拉回屈服面等。同時附件還會有課程里的課件，參考資料，論文，UMAT代碼等。
通過本課程你可以學(xué)到：
（1）了解UMAT的基本使用方法，書寫格式；
（2）掌握如何利用高階精度的積分方法對高度非線性的本構(gòu)方程進行積分；
（3）掌握彈塑性模型的積分步驟，例如彈性試探應(yīng)力及其位置的判斷；
（4）掌握如何對超出屈服面的應(yīng)力進行修正；
（5）通過對UMAT實例細致深入的解釋使讀者掌握如何將這些數(shù)值方法編寫成代碼；
（6）介紹一些UMAT編寫的技巧及注意事項；
3.課程目錄
（1）UMAT基本書寫格式及簡單例子
（2）自動控制誤差的應(yīng)力顯式積分法
（3）彈塑性模型積分方法_理論（彈性試探應(yīng)力，應(yīng)力回拉）
（4）UMAT實例詳解（上）：彈性試探應(yīng)力及其位置的判斷
（5）UMAT實例詳解（中）：應(yīng)變增量在屈服面內(nèi)外的比例計算
（6）UMAT實例詳解（下）：高度非線性本構(gòu)方程的積分方法
（7）UMAT實例詳解（補充）：如何將應(yīng)力拉回屈服面
（8）UMAT編寫的一些技巧及注意事項
展開 （UMAT調(diào)試方法匯總）
易維護：如果需要修改UMAT，比如想要應(yīng)力積分方法想由顯式修改為隱式，只需針對特定的部分進行修改即可。
可重用：UMAT中一些常見的代碼塊完全可以重復(fù)利用，例如模型參數(shù)傳遞，向量張量轉(zhuǎn)換，彈塑性判斷等等，將這些特定的功能編寫成subroutine，形成自己的子程序庫，之后再編其他的UMAT可以直接組裝，減少不少工作量。
3、模塊化編程在UMAT編程中的應(yīng)用實例
首先我們需要安裝好版本匹配的VS+IVF+Abaqus，并完成關(guān)聯(lián)。
下面我們來看一下, 一個UMAT模塊化編程例子的大體框架，我們把整個UMAT分成三大模塊，分別為前處理模塊，更新模塊，后處理模塊，我們這里僅看前處理模塊，希望能給大家一些啟發(fā)。
接著我們再來簡單介紹UMAT前處理模塊化編程常用子函數(shù)
模型參數(shù)傳遞子函數(shù)——用于將UMAT中的模型參數(shù)數(shù)組的值提取出來，并將其賦值給有物理含義的變量，這樣一來方便在UMAT編寫公式時使用，二來可以防止我們不小心在UMAT中修改模型參數(shù)的值造成錯誤。
二三維判斷子函數(shù)——在UMAT中在應(yīng)力應(yīng)變的向量的維度為NTENS，這就使得我們UMAT中應(yīng)力應(yīng)變向量的維度取決于模型是三維問題還是平面應(yīng)力（變）的問題，這不便于我們編寫具有更加普遍適用性的UMAT，因此，按照規(guī)則填滿STRESS和STRAN向量，使其維度均為1*6，這也為后面將其轉(zhuǎn)為張量形式提供便利。
向量轉(zhuǎn)張量子函數(shù)——由于UMAT中默認(rèn)的應(yīng)力應(yīng)變是存儲為向量的形式，但在本構(gòu)關(guān)系式中，我們通常采用的是張量的形式，因此將應(yīng)力應(yīng)變向量轉(zhuǎn)為為張量形式，可以讓我們更加方便將本構(gòu)關(guān)系式子用代碼實現(xiàn)，但這里特別要在處理應(yīng)變時候要記得應(yīng)變向量存儲的是工程剪切應(yīng)變，需要除以2才可以存入到應(yīng)變張量中。
展開 一種可用于形狀記憶合金（SMA）的UMAT子程序 ￥29.99
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?qū)ο嘧兞W(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 4、使用UMAT與否對運行效率的影響
編寫了一個線彈性的UMAT，與使用ABAQUS自帶的線彈性材料屬性對比：
核心數(shù) 位移U 時間 CPU利用率 使用UMAT與否
8 0.5 3:35 100% 使用
8 0.5 1:55 100% 未使用
可見UMAT的使用會降低運算效率。在未使用UMAT時，在Total Time到0.45時，Time由0.1增加到了0.15，而使用UMAT的模擬則Time一直是0.1，有可能是Time增大引起的時間縮短。
核心數(shù) 位移U 時間 CPU利用率 使用UMAT與否 Total time
8 0.5 00:57 100% 未使用 0.3
8 0.5 01:18 100% 使用 0.3
由此可見，即使未發(fā)生Time增大，調(diào)用UMAT仍會增長時間。
5、UMAT程序中的函數(shù)復(fù)雜度對運行效率的影響
為了控制變量，更換了新的模型，模型是個簡單的正方體，然后朝一個方向加載，在這個方向上設(shè)置復(fù)雜的多項式函數(shù)。
核心數(shù) 位移U 時間 Total time 多項式最高次冪
8 1 0:18 1 1
8 1 0:18 1 1
似乎復(fù)雜度不會影響計算效率，有可能是模型過于簡單了。
未完待更，歡迎討論。
展開 
UMAT的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
UMAT的最新內(nèi)容
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。
Prepare arrays for entry into umat
do i=1,nsvint
statev_ip(i)=statev(i+isvinc)
enddo
else !
原始程序如下：
SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,
1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,
2 TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,MATERL,NDI,NSHR,NTENS,
3 NSTATV,PROPS,NPROPS
UMAT / VUMAT 的二次開發(fā)： 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)材料庫無法覆蓋新興材料（如具有形狀記憶效應(yīng)的鎳鈦合金、相變誘發(fā)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）。
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。
配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計算精度極高，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計算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計算精度極高，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計算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
計算結(jié)果與abaqus內(nèi)置模型對比，可以發(fā)現(xiàn)umat收斂速度極快，與abaqus內(nèi)置模型幾乎一致。
HILL48 PLASTICITY UMAT WITH VOCE ISOTROPIC HARDENING
! IMPLEMENTATION: GENERALIZED RADIAL-RETURN IN EIGENSPACE
!
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/430177
第八篇：UMAT用戶子程序開發(fā)步驟。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/432848
第九篇：編寫線性UMAT Step By Step。
