SDVINI
關注創建者：丶紅 塵 創建時間：2018-11-24
SDVINI的實例教程
數值模擬過程中主要用到SDVINI、FILM、DISP、HETVAL及USDFLD子程序。
1) SDVINI和USDFLD子程序主要用來定義初始狀態變量，并且兩者可以互相替代。
2) FILM子程序用來定義熱傳導第三類邊界條件中的對流換熱系數和環境溫度。
3) DISP用來定義熱傳導第一類邊界條件，當熱交換系數非常大時，DISP和FILM定義的邊界效果相近。
4) HETVAL用來定義材料內部產生的熱量，該程序是連接熱傳導和固化動力學方程的關鍵。
使用的材料屬性見下表
仿真得到的固化度和溫度變化結果見下圖
[1]丁安心. 熱固性樹脂基復合材料固化變形數值模擬和理論研究[D].
[2]喬巍,姚衛星,馬銘澤.復合材料殘余應力和固化變形數值模擬及本構模型評價[J].材料導報,2019,33(24):4193-4198.
考慮粘彈性本構的固化仿真http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1283755
大家有問題可以私信或者聯系QQ1653004885
附件中為子程序和inp文件
展開 表示分析開始時正在調用用戶子程序
open(106,file='D:\temp\A-usersubroutine\heat_jjx\heat.txt')
do i=1,2088
read(106,*)a,b
kele(i)=a
heat(i)=b
end do
close(106)
open(107,file='D:\temp\A-usersubroutine\heat_jjx\heat_UEX.txt')
write(107,*)(heat(i),i=1,2088)
close(107)
end if
RETURN
END
C
SUBROUTINE SDVINI(STATEV,COORDS,NSTATV,NCRDS,NOEL,NPT,
1 LAYER,KSPT)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION STATEV(NSTATV),COORDS(NCRDS)
C
common/txt_data/ heat(2088),kele(2088),i
do i=1,2088
statev(i)=heat(i)
end do
do i=1,2088
write(107,*)statev(i)
end do
return
展開 本文采用同時考慮溫度和光照強度影響的自催化固化模型：
式中k為反應速率常數，
固化過程會同時釋放出大量熱量，熱量與固化速率的關系如下
用到的子程序：sdvini(設置初始固化度),usdfld(更新固化度和固化速率)，hetval(內部生熱)
材料本構
我們在之前的文章中介紹了復合材料固化變形的幾種本構，包括線彈性本構、路徑依賴本構以及粘彈性本構。這里我們采用指數形式的本構來描述材料剛度與固化度之間的關系。
另外一個需要考慮的是樹脂固化過程中額體積收縮，體積收縮與固化度的關系采用三線性模型
用到的子程序：umat(材料本構),uexpan(熱應變和化學收縮應變)
建模方法
3D打印時，材料是層層疊加的，因此我們這里需要用到Abaqus中的Model Change功能，對材料進行分層激活（新版本中多了UEPACTIVATIONSETUP子程序，也可以實現與Model Change相同的功能）。由于3D打印層數非常多，直接人工進行建模需要耗費大量時間，我們通過Python腳本對建模過程進行簡化。腳本的建模思路為：按層批量分割實體，批量建立熱力耦合分析步以及按分析步激活實體。
模擬結果
正向打印
反向打印
固化度和溫度變化趨勢
展開 C 瞬態溫度場下修正Burgers模型UMAT子程序源代碼
C
C 給狀態變量數組賦初值為零，調用ABAQUS子程序SDVINI
C GIVE STATEV THE INITIAL VALUE OF ZERO
C
SUBROUTINE SDVINI(STATEV,COORDS,NSTATV,NCRDS,NOEL,NPT,LAYER,KSPT)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION STATEV(NSTATV),COORDS(NCRDS)
C
DO K=1,NSTATV
STATEV(K)=0.0
END DO
C
RETURN
END
C 瞬態溫度場下修正Burgers模型UMAT子程序
C UMAT FOR MODIFIED BURGERS MODEL
C
SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT,
1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,
2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,
3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
CHARACTER*80 CMNAME
C
DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),DDSDDE
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C
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C
SUBROUTINE SDVINI(STATEV,COORDS,NSTATV,NCRDS,NOEL,NPT,LAYER,KSPT)
C
本文采用同時考慮溫度和光照強度影響的自催化固化模型：
式中k為反應速率常數，
固化過程會同時釋放出大量熱量，熱量與固化速率的關系如下
用到的子程序：sdvini(設置初始固化度),usdfld(更新固化度和固化速率)，hetval(內部生熱)
材料本構
我們在之前的文章中介紹了復合材料固化變形的幾種本構，包括線彈性本構
='D:\temp\A-usersubroutine\heat_jjx\heat_UEX.txt')
write(107,*)(heat(i),i=1,2088)
close(107)
end if
RETURN
END
C
SUBROUTINE SDVINI
數值模擬過程中主要用到SDVINI、FILM、DISP、HETVAL及USDFLD子程序。
1) SDVINI和USDFLD子程序主要用來定義初始狀態變量，并且兩者可以互相替代。
2) FILM子程序用來定義熱傳導第三類邊界條件中的對流換熱系數和環境溫度。
3) DISP用來定義熱傳導第一類邊界條件，當熱交換系數非常大時，DISP和FILM定義的邊界效果相近。
