ABAQUS子程序UMAT的应用.doc

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1、目录摘要IABSTRACTII1.绪论11.1.课题的研究背景11.2.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开发环境设置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

2、.增量理论切线刚度法公式推导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275.3.常刚度法程序编码295.4.切线刚度法程序设计325.5.切线刚度法程序编码355.6.程序的调试386.程序验证4016.1.问题描述406.2.本构关系416.3.ABAQUS自带材料模型计算416.4.常刚度法的UMAT验证436.5.切线刚度法的UMAT验证456.6.两种算法的比较分析477.结论与展望517.1.结论517.2.展望51致谢53参考文献54附1：ABAQUS自带弹塑性材料验证的I

3、NP文件55附2：用于算法验证的INP文件611摘要ABAQUS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

4、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时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、FORTRAN、切线刚度IABSTRACTABAQUSsoftwarepowerful,especiallytosimulatecomplexnon-linearproble

5、m,whichincludesawiderangeofmaterialconstitutivemodelandfailurecriteria,andhasagoodopen,providinganumberofusersubroutineinterfacethatallowsuserstocodeformtoexpandthefunctionsofthemainprogram.ThispaperstudiestheusersubroutineUMATofABAQUSdevelopmentmethods,theuseofFORT

6、RANlanguageisotropichardeningmaterialmodeloftheinterfaceprogram,studiedtheeffectsofsuchmaterialisextremelyelastic-plasticconstitutiverelationmethod.ThisarticleUMATtightlyaroundthesecondarydevelopmentoftechnology,thefirstprincipleofitsinterfacedetail,andthenforthethe

7、oryofnonlinearfiniteelementincrementalstiffnessoftheregulartangentstiffnessmethodandthetheoryofalgorithmstodoanin-depthanalysisofdeducedaregulartangentstiffnessandrigidityofthelawofthespecificexpressionofalgorithmtheory,andthenthepreparationofthetwoalgorithms,respec

8、tively,oftheUMATprogram,andfinallytheestablishmentofaspecificmodelchecking,bringingwithABAQUSelasto-plasticconstitutiverelationofthecalcul