Abaqus CAE
用户子程序
2018
Abaqus CAE 用户子程序
Abaqus CAE 用户子程序
用户子程序
1 介绍 .............................................................................................................................................. 2
1.1 一些用户子程序的概述 ................................................................................................... 2
1.2 用户子程序适用 Abaqus/Standard 的哪些地方 ............................................................ 3
1.3 在模型中调用用户子程序 ............................................................................................... 5
1.4 从用户子程序中写入输出 ............................................................................................... 6
1.5 编译和链接用户子程序 ................................................................................................... 6
1.6 调试技术和适当的编程习惯 ........................................................................................... 6
1.7 用户子程序支持 ................................................................................................................ 9
2 用户子程序（V）DLOAD 和 UTRACLOAD .................................................................................. 9
2.1 Abaqus 用法 ....................................................................................................................... 9
2.2 DLOAD 子程序接口 .......................................................................................................... 10
2.3 示例：粘弹性圆柱 .......................................................................................................... 11
2.4 示例：非对称压力载荷 .................................................................................................. 13
2.5 VDLOAD 子程序接口 ....................................................................................................... 15
2.6 示例：粘弹性圆柱回顾 .................................................................................................. 16
2.7 UTRACLOAD 子程序接口 ................................................................................................. 17
2.8 示例：悬臂梁的弯曲 ...................................................................................................... 18
3 用户子程序 FILM ....................................................................................................................... 19
3.1 Abaqus 用法 ..................................................................................................................... 19
3.2 FILM 子程序接口 ............................................................................................................. 19
3.3 例子：翅片表面的辐射 ................................................................................................. 20
4 用户子程序(V)USDFLD ............................................................................................................... 23
4.1 Abaqus 用法 ..................................................................................................................... 23
4.2 用户子程序 GETVRM ...................................................................................................... 26
4.3 USDFLD 子程序接口......................................................................................................... 27
4.4 示例：复合板复合板失效 ............................................................................................. 28
4.5 用户子程序 VGETVRM .................................................................................................... 35
4.6 VUSDFLD 子程序接口 ...................................................................................................... 36
4.7 例子：复合板复合板失效 ............................................................................................. 37
5 用户子程序 URDFIL.................................................................................................................... 40
5.1 Abaqus 用法 ..................................................................................................................... 40
5.2 URDFIL 子程序接口 .......................................................................................................... 41
5.3 示例：使用 URDFIL 终止分析......................................................................................... 42
6 用户子程序 UVARM ................................................................................................................... 44
6.1 Abaqus 用法 ..................................................................................................................... 45
6.2 UVARM 子程序接口 ......................................................................................................... 45
6.3 例子：相对变换张量的应力计算 ................................................................................. 46
6.4 为 UELs 创建云图 ............................................................................................................ 47
7 编写 UMAT 或 VUMAT 子程序 .................................................................................................. 49
7.1 综述 ................................................................................................................................. 49
7.2 目标 ................................................................................................................................. 50
7.3 编写 UMAT 或 VUMAT 所需的步骤 ............................................................................... 52
Abaqus CAE 用户子程序
Abaqus CAE 用户子程序
7.4 UMAT 接口 ....................................................................................................................... 53
7.5 例 1：各向同性等温弹性的 UMAT ............................................................................... 56
7.6 例 2：非等温弹性的 UMAT ........................................................................................... 57
7.7 例 3：Neo-Hookean 超弹性 UMAT ................................................................................ 59
7.8 示例 4：随动强化塑性的 UMAT ................................................................................... 62
7.9 例 5：各向同性硬化可塑性的 UMAT ........................................................................... 65
7.10 VUMAT 接口 ................................................................................................................... 70
7.11 例 6：各向同性等温弹性的 VUMAT ........................................................................... 72
7.12 例 7：Neo-Hookean 超弹性的 VUMAT ....................................................................... 73
7.13 例 8：随动强化塑性的 VUMAT ................................................................................... 76
7.14 例 9：各向同性硬化塑性的 VUMAT ........................................................................... 78
8 创建非线性用户单元（UEL 和 VUEL） .................................................................................... 82
8.1 目标 ................................................................................................................................. 82
8.2 在 Abaqus/Standard 中定义用户单元 .......................................................................... 83
8.3 UEL 界面 ........................................................................................................................... 84
8.4 示例 1：平面梁单元的非线性截面行为 ...................................................................... 88
8.5 示例 2：力控制单元 ...................................................................................................... 93
8.6 示例 3：平面应变单元 .................................................................................................. 97
8.7 UELMAT 接口 .................................................................................................................. 103
8.8 在各种分析程序中使用非线性用户单元 ................................................................... 105
8.9 在 Abaqus/Explicit 中定义用户单元 ........................................................................... 108
8.10 VUEL 接口 ..................................................................................................................... 109
8.11 示例 4：三维桁架单元 ............................................................................................... 111
9 Abaqus 中的逻辑建模 .............................................................................................................. 114
9.1 介绍 ............................................................................................................................... 114
9.2 定义逻辑建模 ............................................................................................................... 114
9.3 示例：力控制 ............................................................................................................... 120
用户子程序
1 介绍
1.1 一些用户子程序的概述
Abaqus 为用户提供了大量的用户子程序，使他们能够适应特定的分析需求。
Abaqus 的用户子程序参考手册详细介绍了 Abaqus 中所有 40 多个用户子程序。
一些流行的有限元分析用户子程序包括：
CREEP：使用这个子程序来定义材料中时间相关的，粘塑性变形。该变形分为偏 deviatoric
行为（蠕变）和体积行为（膨胀）。
(V)DLOAD*：使用这个子程序来定义非均匀分布的力学载荷（压力和体力）。
(V)DLOAD 指的是子程序 DLOAD（Abaqus/Standard）和 VDLOAD（Abaqus/Explicit）。
如果省略了前缀，子程序只能在 Abaqus/Standard 中可用（例如，蠕变子程序只能在
Abaqus/Standard 中可用）。
FILM: 使用这个子程序来描述复杂的膜系数行为（温度和场变量依赖）和复杂的热沉温度行
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为。
(V)FRIC：当需要更复杂的模型时，需要使用这个子程序来描述表面之间的剪切力的传输。
在这个子程序中定义的模型必须是局部模型（只有在节点进行接触时才有效）。
注：VFRIC 只能在 Abaqus/Explicit 中与接触对一起使用；对于在 Abaqus/Explicit 的通用
接触，使用 VFRICTION。
(V)FRIC_COEF: 使用这个子程序来定义各向同性摩擦系数。摩擦力的定义不是必需的（因为
它与(V)FRIC 和 VFRICTION 有关）。
HETVAL: 使用这个子程序来定义复杂的模型，用于在材料中进行内部热生成，例如当材料发
生相变时可能发生。
(V)UEL：当有必要创建 Abaqus 中不可用的单元时，使用这个子程序。
UELMAT：这个程序类似于 UEL；然而，它提供了选择嵌入 Abaqus 力学和热学材料库的方法。
UEXPAN：当材料的热膨胀太过复杂，无法用内置的热膨胀选项进行建模时，使用这个子程
序来定义增加的热应变。
UEXTERNALDB：使用这个子程序来帮助管理外部数据库，这些数据库可能被其他用户子程
序或其他软件程序使用，这些程序提供 Abaqus/Standard 数据和/或使用 Abaqus/Standard
生成的数据。
UGENS：使用这个子程序来直接根据壳单元的截面刚度来定义壳单元的复杂、非线性力学行
为。
(V)UMAT: 使用这个子程序来定义任何复杂的、本构模型，这些模型不能用现有的 Abaqus
材料模型来建模。
UMESHMOTION：在自适应网格或者磨损分析中，使用该子程序来指定网格运动约束。
UPOREP：利用这个子程序来定义耦合的孔隙流体扩散和应力分析中的初始孔隙流体压力，
作为节点位置的函数。
URDFIL：使用这个子程序来读取在增量结束时的结果（.fil）文件中的数据。这些信息可以
用来决定比如什么时候终止分析，或者是否覆盖上一个增量的结果。
(V)USDFLD：使用这个子程序在单元积分点上直接定义场变量的值。场变量值可以是单元变
量的函数，如应力或应变。
UTRACLOAD：使用这个子程序来定义非均匀分布的表面载荷、边载荷和边力矩。
UWAVE：使用这个用户子程序在 Abaqus/Aqua 模拟中定义复杂的波运动，或者在随机波分
析中确定什么时候应该更新模型的形状。
(V)UAMP：使用这个用户子程序定义一个幅值曲线；逻辑建模使用传感器和执行器。
1.2 用户子程序适用 Abaqus/Standard 的哪些地方
虽然开发用户子程序不需要对 Abaqus 结构的完全理解，但如果开发人员了解整个结构，则
至少会有所帮助。
下面图显示了从 Abaqus/Standard 分析开始到分析步结束的数据和操作的基本流程。
这些图还指出了一个更详细的关于 Abaqus/Standard 如何计算迭代过程中单元刚度的详细
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说明。
在这些图中， 表示代码中的决策点或具体的状态（例如增量开始）。
表示在分析期间采取的行动。Abaqus/Standard 中的标准流程如下：
开始分析
定义初始条件
分析步开始
增量开始
迭代开始
定义 K
el
定义载荷R
a
UEXTERNALDB
UEXTERNALDB
DLOAD, FILM,
UTRACLOAD,
HETVAL, UWAVE
CREEP, FRIC, FRIC_COEF,
UEL, UELMAT, UEXPAN,
UGENS, UMAT, USDFLD
UPOREP
输出
求解 K
el
c = R
a
收敛?
分析步结束?
UEXTERNALDB
URDFIL
No
No
Yes
