ABAQUS 用户子程序`UMAT`使用线弹性问题进行模拟问题

需要将abaqus与vs和fortran进行关联，使用的是abaqus2022版本，vs2019和intel ONEAPI 2022版本。参考关联链接保姆级Abaqus2022+VS2019+Fortran关联配置 - 知乎 (zhihu.com)

创建线弹性模型简单的几何模型

问题: 悬臂梁（长10，宽1，高1）一端四个点固定约束，另外一个端两个点载荷-1000。各项同性材料，E=1e9，v=0.3。

模型

使用UMAT进行分析

与abaqus常规模型分析步骤一样，下面不一样的分析。

1. 定义材料 General->User Material 使用默认的参数添加弹性模量1e9和泊松比0.3.

定义材料

2. 将单元默认的减缩积分C3D8R改成C3D8单元 （如果使用C3D8R进行计算的时候会出现报错。）

分配单元类型

分配单元类型

3. 创建job，指定UMAT的fortran子程序

创建job

4. 查看输出和结果

test_umat

对比常规输入的材料计算结果，与UMAT定义的材料一样。

常规计算结果

UMAT 子程序代码

*USER SUBROUTINES
      SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,
     1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,
     2 STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,
     3 NDI,NSHR,NTENS,NSTATEV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,
     4 CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)
C
    INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
      CHARACTER*8 CMNAME
      DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATEV),
     1 DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),
     2 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),
     3 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)
C
      PARAMETER (ONE=1.0D0, TWO=2.0D0)
      write(6,*) PROPS(1) , PROPS(2)
      E=PROPS(1)
      ANU=PROPS(2)
      ALAMDA=ANU*E/ (ONE+ANU)/(ONE-TWO*ANU)
      AMU=E/TWO/(ONE+ANU)
      DO I=1,NTENS
       DO J=1,NTENS
        DDSDDE(I,J)=0.0D0
       ENDDO
      ENDDO
      DDSDDE(1,1)=ALAMDA+TWO*AMU
      DDSDDE(2,2)=DDSDDE(1,1)
      DDSDDE(3,3)=DDSDDE(1,1)
      DDSDDE(4,4)=AMU
      DDSDDE(5,5)=AMU
      DDSDDE(6,6)=AMU
      DDSDDE(1,2)=ALAMDA
      DDSDDE(1,3)=ALAMDA
      DDSDDE(2,3)=ALAMDA      
      DDSDDE(2,1)=DDSDDE(1,2)
      DDSDDE(3,1)=DDSDDE(1,3)
      DDSDDE(3,2)=DDSDDE(2,3)
C      
      DO I=1,NTENS
        DO J=1,NTENS
        STRESS(I)=STRESS(I)+DDSDDE(I,J)*DSTRAN(J)
        ENDDO
      ENDDO
      RETURN
      END       

参考线性材料应力应变关系

线弹性应力应变关系

解释代码中的含义：

PROPS() 数组是User Material中定义的数据，因此第一个数据是PROPS(1)是弹性模量，PROPS(2)是泊松比。DDSDDE数组则是上述公式的[D]矩阵。

UMAT详细介绍参考abaqus 中UMAT接口 Abaqus User Subroutines Reference Guide (2016)

UMAT详细介绍参考abaqus 中UMAT接口 Abaqus User Subroutines Reference Guide (2016)

参考链接

1. 保姆级Abaqus2022+VS2019+Fortran关联配置 - 知乎 (zhihu.com)
2. Abaqus User Subroutines Reference Guide (2016)