Abaqus中处理非常数材料参数的两种方法

Umat方法的简要实施过程

作为Abaqus提供的用户自定义子程序中的一种,Umat为用户自己定义一种新的材料提供了接口。UMAT子程序具有强大的功能,使用UMAT子程序:

1)可以定义材料的本构关系,对ABAQUS 材料库进行扩充;

2)几乎可以将任何本构关系运用到ABAQUS中的任何单元中;

但是,用户必须在UMAT中提供材料本构模型的雅可比(Jacobian)矩阵,即应力增量对应变增量的变化率,而实际上,这也是Umat子程序最主要的任务。

承前Part1所述,由于假定弹性模量与坐标相关,使用Umat子程序的首要任务就是找到弹性模量E和坐标之间的关系;之后,才是根据坐标得到弹性模量和泊松比之后对DDEDDS的编写。这里,依据Abaqus的帮助文档,给出了Umat子程序中一些变量的定义:

U、.gif

图1  Abaqus提供的Umat函数接口

Umat-变量定义.gif

图2  部分Umat变量定义

详细的参数介绍大家可以查看abaqus帮助。不难发现其中并不包含有单元或者节点的坐标信息,但是却包含有单元的单元编号信息(NOEL)。而通过单元编号又可以关联起来单元的坐标。

DDEDDS.gif

图3  线弹性材料的DDEDDS

图3中EMOD=PROPS(1)*A(NOEL)/0.125 就是根据单元NOEL的坐标确定其弹性模量的语句,不难看出这个弹性模量是INP文件中给定的值得A(NOEL)/0.125倍,其中A数组为自定义的数组,包含有单元的坐标值数组。

算例

对于如图5所示的4阶魔方结构,x轴左端面约束x方向自由度,x轴右端面加载位移。材料弹性模量由约束面到加载面分别为10、30、50、70GPa,而其对应的单元质心x轴坐标分别为0.125、0.375、0.625、0.875。图5中所示云图为单元应变E11。


inp-计算文件.gif

图4(a)  计算文件-材料部分-inp编辑方法

Umat-计算文件.gif

图4(b)  计算文件-材料部分-Umat方法

结果.gif

图5  算例结果




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