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ABAQUS非线性用户单元的开发 郭永进 庄 茁 清华大学工程力学系 北京 99年11月8日 用户子程序 用户子程序为分析提供了一个非常强大、灵活的工具。 用户子程序： 可以提高几个ABAQUS选项的功能，仅用数据行的方式使用这些选项可能太过严格； 用FORTRAN语言写成； 在某些情况下可以利用ABAQUS的功能程序。 ABAQUS中的用户子程序： CREEP－定义时间相关的粘塑性行为（蠕变和膨胀）的用户子程序 DFLOW－在压实分析中定义非均匀孔隙 流体速度的用户子程序 DFLUX－在热传导或质量扩散分析中定义非均匀分布流的用户子程序 DISP－定义边界条件的用户子程序 GAPELECTR－在热－电耦合分析中定义表面间导电系数的用户子程序 HARDINI－定义初始等效塑性应变和初始背应力张量的用户子程序 HETVAL－在热传导分析中定义内部热产生的用户子程序 MPC－定义多点约束的用户子程序 ORIENT－为运动耦合约束定义局部方向或者定义局部材料取向的用户子程序 非线性用户单元的开发 动机 定义用户单元 UEL接口 例：具有非线性截面行为的平面梁单元 例：新开发的两种用户单元 定义用户单元 用户单元的主要特征 在编写UEL子程序前，必须先定义单元的以下主要特征： 单元的节点数 节点的坐标数 每一个节点处的自由度数 其它重要的单元性质 另外，必须定义下面的单元性质： 需要在UEL外定义的单元性质数目 每一个单元需要存储的依赖于解的状态变量数目（SDVs） 可能会作用于单元上的（分布）载荷类型数目 这些数目不必立即定义：它们可以很容易地在完成基本的UEL子程序后加入。 UEL接口 ABAQUS选项 用户单元是用*USER ELEMENT选项定义的。在输入文件中这个选项必须出现在引用用户单元的*ELEMENT选项的前面。 输入文件中用于UEL的语法如下： *USER ELEMENT, TYPE=Un, NODES=, COORDINATES=, PROPERTIES=, I PROPERTIES=, VARIABLES=, UNSYMM Data lines(s) *ELEMENT,TYPE=Un, ELSET=UEL Data line(s) *UEL PROPERTY,ELSET=UEL Data line(s) *USER SUBROUTINE, (INPUT=file_name) *USER SUBROUTINE选项在ABAQUS 6.1版本中将不再用。 编写和测试UEL 编写ABAQUS用户子程序的基本规则： 遵从FORTRAN 77或C的语法。 确保所有的变量都定义和初始化过。 为状态变量分配足够的存储空间。 ABAQUS 5.8-10版本要求FORTRAN编译器的版本为5.0；从ABAQUS 5.8-14开始，要求FORTRAN编译器的版本为6.0。 例1：具有非线性截面行为的平面梁单元 目标 分析一个平面混凝土框架结构。 这个框架所受载荷很大，混凝土内已有明显的非线性，但位移仍然很小，可以不考虑几何非线性。 建立一个模型：直接用轴向力和弯矩描述非线性截面行为。 这与选项*BEAM SECTION, SECTION=NONLINEAR GENERAL类似，但是允许轴向和弯曲项之间的耦合。 忽略横向剪切变形。 ABAQUS/explicit的用户子程序 1、VDLOAD：非均匀分布的荷载 2、VFRIC：定义接触表面的摩擦性质 3、VUMAT：定义材料本构 没有用户单元接口 谢谢!THE END *ABAQUS 6.1版本发布会暨99中国地区用户会议 清华大学工程力学系 * ABAQUS的用户子程序 DLOAD－定义非均匀分布载荷的用户子程序 FILM－在热传导分析中定义非均匀膜系数和相关的下沉温度的用户子程序 FLOW－在压实分析中定义非均匀渗流系数和相关的下沉孔隙压力的用户子程序 FRIC－定义接触面摩擦行为的用户子程序 GAPCON－在温度－位移耦合或者纯热传导分析中定义接触面或节点之间的热传导系数的用户子程序 RSURFU－定义刚性表面的用户子程序 SDVINI －定义依赖于解的状态变量场初始值的用户子程序 SIGINI－定义初应力场的用户子程序 UCORR－定义随机响应载荷的交叉 －相关属性的用户子程序 UEL－定义单元的用户子程序 概要 ABAQUS/Standard提供接口，允许用户实现线性和非线性有限单元。 非线性有限单元在用户子程序UEL中实现。 接口允许定义任意复杂的单元。 如果编写适当，用户单元可以在ABAQUS/Standard的大部分程序中应用。 可