ABAQUS子程序UMAT的应用

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1、摘要IABSTRACTII1.绪论11.1.课题的研究背景112本文的研究内容和方法22.基于ABAQUS软件的二次开发32.1.ABAQUS介绍32.2.ABAQUS各模块简介32.3.ABAQUS的二次开发平台52.4.ABAQUS的二次开发语言63.用户材料子程序UMAT83.1.UMAT开发坏境设置83.2.UMAT注意事项93.3.UMAT接口的原理103.4.UMAT的使用方法124.材料非线性问题144.1.材料的弹塑性本构关系144.2.非线性有限元算法理论174.3.增量理论常刚度法公式推导204.4.增量理论切线刚度法公式

2、推导215.UMAT程序设计和编码255.1.本构关系描述255.2.常刚度法程序设计2753常刚度法程序编码2954切线刚度法程序设计325.5.切线刚度法程序编码365.5.程序的调试391.程序验证401.1.问题描述411.2.本构关系421.3.ABAQUS自带材料模型计算421.4.常刚度法的UMAT验证441.5.切线刚度法的UMAT验证461.6.两种算法的比较分析482.结论与展望522.1.结论522.2.展望52致谢54参考文献55附1：ABAQUS自带弹塑性材料验证的INP文件56附厶用于算法验证的INP文件62ABA

3、QUS软件功能强大，特别是能够模拟复杂的非线性问题，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。本文主要研究了ABAQUS用户子程序UMAT的开发方法，采用FORTRAN语言编制了各向同性硬化材料模型的接口程序，研究该类材料的弹塑性本构关系极其实现方法。本文紧紧围绕UMAT的二次开发技术，首先对其接口原理做了详细介绍，然后针对非线性有限元增量理论中的常刚度法和切线刚度法的算法理论做了深入的剖析，推导出了常刚度法和切线刚度法的算法理论的具体表达式，然后分别编制了

4、两种算法的UMAT程序，最后建立了一个具体的验算模型，通过与ABAQUS自带弹塑性本构关系的计算结果相比较，验证两者的正确性。本文还对常刚度法和切线刚度法得算法效率做了对比，得出了在非线性程度较高吋切线刚度法效率高于常刚度法的结论。关键字：ABAQUS、UMAT、有限元、材料非线性、FORTRANv切线刚度ABSTRACTABAQUSsoftwarepowerful,especiallytosimulatecomplexnon-linearproblem,whichincludesawiderangeofmaterialconstitutiv

5、emodelandfailurecriteria,andhasagoodopen,providinganumberofusersubroutineinterfacethatallowsuserstocodeformtoexpandthefunctionsofthemainprogram・ThispaperstudiestheusersubroutineUMATofABAQUSdevelopmentmethods,theuseofFORTRANlanguageisotropichardeningmaterialmodeloftheinterfa

6、ceprogram,studiedtheeffectsofsuchmaterialisextremelyelastic-plasticconstitutiverelationmethod.ThisarticleUMATtightlyaroundthesecondarydevelopmentoftechnology,thefirstprincipleofitsinterfacedetail,andthenforthetheoryofnonlinearfiniteelementincrementalstiffnessoftheregulartan

7、gentstiffnessmethodandthetheoryofalgorithmstodoanin-depthanalysisofdeducedaregulartangentstiffnessandrigidityofthelawofthespecificexpressionofalgorithmtheory,andthenthepreparationofthetwoalgorithms,respectively,oftheUMATprogram,andfinallytheestablishmentofaspecificmodelchec

8、king,bringingwithABAQUSelasto-plasticconstitutiverelationofthecalculatedresultscom