ABAQUS用户材料子程序开发及应用

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1、华中科技大学硕士学位论文ABAQUS用户材料子程序开发及应用姓名：杨曼娟申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：卫军20050417摘要隧道式锚碇是悬索桥的主要承重体系属于大型岩土工程结构由于无法对其进行足尺模型试验数值分析就成为此类结构设计的重要依据也是悬索桥设计中的难点和关键问题之一由于岩土工程问题的复杂性单一的本构模型往往无法满足需要本文拟采用基于Rankine准则的Mohr-Coulomb模型分析研究依托于大型通用有限元软件ABAQUS的计算平台进行ABAQUS软件功能强大特别是能够模拟非线性的影响

2、它包括了多种材料本构关系及失效准则模型并具有良好的开放性提供了若干个用户子程序接口允许用户以代码的形式来扩展主程序的功能但ABAQUS没有提供本研究所需要的本构模型故需利用该软件提供的用户材料子程序UMAT接口对其进行二次开发本构模型的建立和积分算法的选择是UMAT子程序开发中的核心问题本文的研究工作紧紧围绕UMAT的二次开发技术采用FORTRAN语言编制了基于Rankine准则的Mohr-Coulomb模型的接口程序和常见的显式积分算法不同本文采用完全隐式的向后Euler回映算法并比较了二者的优劣性通过单元测试验

3、证了所研制的UMAT子程序开发思路正确计算精度满足要求应用该程序对四渡河悬索桥隧道锚进行三维弹塑性分析和长江科学院采用FLAC-3D的分析结果比较二者具有一致性表明接口程序具有工程实用价值本文所开发的UMAT接口程序对任意形如f(s)=s的屈服函数均适用只需求解本文中提出的五参数即可将屈服函数在ABAQUS中实现论文所完成的工作扩大了ABAQUS在弹塑性有限元分析中的应用范围并为ABAQUS其他功能的开发以及有限元程序的开发提供了借鉴关键词Rankine准则Mohr-Coulomb模型ABAQUS软件UMAT子程序

4、隐式Euler法弹塑性分析IAbstractTunnel-typeanchorage,akindofgeotechnicalengineeringstructure,isthemainsupportingsystemofasuspensionbridge.Sinceitishardtoperformafull-scalemodeltest,numericalanalysisbecomesanimportantbasisandalsooneofthemostdifficultandpivotalproblemsind

5、esign.Duetothecomplexityofgeotechnicalproblems,asingleconstitutivemodelcan'tsatisfypracticalrequestssometimes.Inthispaper,anewmodelbycombiningRankineandMohr-Coulombcriteriaisadopted,andtheanalysisisdoneatthesimulatingplatformofABAQUS,whichisfamousfiniteelement

6、analysissoftware.ABAQUSisthemostcapablesoftwareespeciallyforsimulatingnonlinearproblems.Itincludesmanydifferentkindsofmaterialmodelsandfailurecriteria,andprovidesanopeninterfaceandsomeusersubroutinesthatallowuserstoexpandthemainfunctionintheformofcode.However,

7、theconstitutivemodelneededinthisresearchisnotprovided,soitisnecessarytoredevelopitbyuser-definedmaterialsubroutineinterface.EstablishingaconstitutivemodelandchoosinganintegralalgorithmicmethodarethecrucialmattersfordevelopingUMATsubroutine.Inthispaper,basedont

8、heredevelopingtechniqueofUMAT,themodelbycombiningRankineandMohr-Coulombcriteriawasestablished,andcorrespondinginterfaceprogramwasdeveloped.Thealgorithmicmethodforupdatingstressadop