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User-defined material, UMAT?? 2013-06-12 16:13:07|??分类：?结构计算|举报|字号?订阅 ? 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 ? 2、好学吗？需要哪些基础知识？ ? 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS?Analysis?Users?Manual）里的一段话： Warning:??The?use?of?this?option?generally?requires?considerable?expertise.?The?user?is?cautioned?that?the?implementation?of?any?realistic?constitutive?model?requires?extensive?development?and?testing.?Initial?testing?on?a?single?element?model?with?prescribed?traction?loading?is?strongly?recommended. ? 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive?equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量；?volumetric?part和deviatoric?part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s?ratio)、拉美常数(Lame?constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 ? 3、UMAT的基本任务？ ??? ???我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： ???已知第n步的结果（应力，应变等）??，；?然后给出一个应变增量,?计算新的应力??。?UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J)?=。是应力增量矩阵（张量或许更合适），?是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J)?定义了第J个应变分量的微小变化对第I?个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。 ? 4、怎样建立自己的材料模型？ ???? ???本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。 ???对各向同性材料（Isotropic?material）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把讲该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。 ???? ? 5、一个完整的例子及解释??? ???下面这个UMAT取自ABAQUS手册，是一个用于大变形下的弹塑性材料模型。希望我的注释能帮助初学者理解。需要了解J2理论。 ? ???SUBROUTINE?UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT, ?????1?DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED, ?????2?CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT, ?????3?PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) ? STRESS--应力矩阵，在增量步的开始，保存并作为已知量传入UMAT?；在增量步的结束应该保存更新的应力； STRAN--当前应变，已知?。? DSTRAN—应变增量，已知。 STATEV--状态变量矩阵，用来保存用户自己定义的一些变量，如累计塑性应变，粘弹性应变等等。增量步开始时作为已知量传入，增量步结束应该更新； DDSDDE=。需要更新 DTIME—时间增量dt。已知。 NDI—正应力、应变个数,对三维问题、轴对称问题自然是3（11,22,33），平面问题是2(11,22)；已知。 NSHR?—剪应力、应变个数，三维问题时3(12,13,23)，轴对称问题是1(12)；已知。 NTENS=NTENS+?NSH