本节给出混合硬化塑性本构的控制方程,用户子程序要根据这些控制方程来编写。混合硬化塑性本构的控制方程涉及两部分,分别是材料在屈服之前的弹性部分和屈服后的塑性部分。式在Jaumann率下的率形式为将式在共轴旋转框架下进行时间积分,得到增量形式的弹性本构方程:用户子程序中编写代码时依据式进行。如果弹性预测应力超过了屈服应力σY,材料就会发生塑性流动。......
2023-11-03
本章中,考虑两种典型的金属材料模型,以便为其他分析提供示例。
其一,经典的Johnson-Cook(JC)本构模型,其屈服应力表达式如下:
A,B,C,n,m——Johnson-Cook模型的材料常数;
其二,由Dharmasena等[90]提出的非典型应变率硬化的材料模型,其应力更新公式为
ABAQUS中含有内置的Johnson-Cook模型,可供直接使用。而由Dharmasena等[90]提出的非典型应变率硬化的材料模型则需要通过编写用户子程序VUHARD来实现。
采用用户子程序VUHARD实现上述非典型应变率硬化的材料模型代码如下:
为了在模型中使用用户材料塑性硬化子程序VUHARD,需要在inp文件中定义如下语句:(www.chuimin.cn)
有关基于ABAQUS的有限元子程序开发及应用的文章
本节给出混合硬化塑性本构的控制方程,用户子程序要根据这些控制方程来编写。混合硬化塑性本构的控制方程涉及两部分,分别是材料在屈服之前的弹性部分和屈服后的塑性部分。式在Jaumann率下的率形式为将式在共轴旋转框架下进行时间积分,得到增量形式的弹性本构方程:用户子程序中编写代码时依据式进行。如果弹性预测应力超过了屈服应力σY,材料就会发生塑性流动。......
2023-11-03
混合硬化塑性材料的用户子程序UMAT的代码如下:上面的这个用户子程序UMAT除了背应力张量中的静水压力项不在求解中起作用外,其计算结果与ABAQUS中的线性运动硬化金属塑性材料模型的结果完全相同。这个微小的差异是因为,用户子程序UMAT中使用Prager演化定律来产生偏背应力张量,而ABAQUS中的线性运动硬化金属塑性材料模型则使用Ziegler演化定律,其中包含了流体静水压力对背应力张量的额外贡献。变量statev由ndi个直接分量和nshr个剪切分量组成。......
2023-11-03
蠕变是固体材料在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。由于蠕变,材料在某瞬时的应力状态一般不仅与该瞬时的变形有关,而且与该瞬时以前的变形过程有关[24]。虽然Abaqus/Standard提供了丰富的蠕变本构模型,但Abaqus/Explicit还没有关于蠕变的本构模型。然而,对于一些特定的问题,采用Abaqus/Standard很难求解收敛,此时不得不借助Abaqus/Explicit进行求解,如果其中涉及的材料具有较为明显的蠕变特性,则需要借助VUMAT在Abaqus/Explicit中实现蠕变本构模型[26]。......
2023-11-03
用户子程序UELMAT的接口和用户子程序UEL的接口相似,具体如下:与用户子程序UEL不同,用户子程序UELMAT可以直接调用ABAQUS内置的材料模型,这样我们可以在编程时重点考虑在单元层面的实现上,而无须考虑复杂的材料实现。为了在模型中使用用户子程序UELMAT,需要在模型的inp文件中添加接口,以指明哪些单元需要使用用户子程序UELMAT计算其单元刚度矩阵和右手边残差向量。......
2023-11-03
用户子程序USDFLD是用于Abaqus/Standard中的场变量定义子程序,其具有以下特性:允许将材料点处的场变量定义为时间函数或输出变量标识符表中列出的任何可用的材料点处的量的函数,但用户定义的输出变量UVARM和UVARMn除外。将在材料定义中包含了用户子定义场变量的单元的所有材料点上被调用。可以与用户子程序UFIELD一起使用,以指定预定义的场变量。用户子程序USDFLD的Fortran程序接口如下:下面分别解释子程序的输入输出参数及其意义,这些参数主要分为以下三类。......
2023-11-03
本节将给出一个完整的用C++编写的用户子程序的例子,这是一个简单的线弹性本构模型的用户材料子程序UMAT,其他用Fortran语言编写的用户子程序若要转化为C++编写的用户子程序,也可以仿照这个例子修改用户子程序的接口。C++语言的面向对象的属性在编写大型复杂结构的子程序时具有独特的优势,编写的代码结构更加清晰、可读性更高。......
2023-11-03
当一个含有用户子程序的模型被提交给ABAQUS分析时,正确的编译和链接命令应该被自动执行。对于不同的运行平台,ABAQUS正确的编译和链接命令默认存储在环境文件中,这个文件位于abaqus_dir/site目录下,这里的abaqus_dir是ABAQUS的安装目录。如果想将子程序提供给他人使用,但不希望他人看到子程序的源代码,在这种情况下,可将子程序的源码编译成obj文件提供给他人。这个目标文件可以运行子程序,但不会显示源代码。......
2023-11-03
ABAQUS有一个非常大的单元库,含有多种类型单元,可以满足各种复杂的力学分析。相比于写一个完整的有限元求解程序,在一些现有程序的基础上编写用户单元可以大大降低开发成本、缩短开发时间,并且可以充分利用ABAQUS提供的强大的前后处理能力。此外,ABAQUS内置的求解器的效率非常高,求解非线性问题具有很好的收敛性,这也使得用户单元子程序具有非常广的应用前景,是一个很好的助力科研和工程的工具。......
2023-11-03
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