ABAQUS 二次开发（\UEL-SBFEM\ABAQUS-C3D8\UEL-C3D8-BBAR\）

概述：计算了滑块在斜面滑落算例。滑块的运动过程为两个过程，分别为：

（1）受重力和摩擦力沿着斜面作直线匀加速运动

（2）离开斜面受重力作用作斜抛加速运动。

分别采用三种方法计算该算例，分别为：

（1）ABAQUS自带的八节点单元（C3D8单元）

（2）采用UEL子程序，依据标准有限元法（FINITE ELEMENT METHOD、FEM）自编八节点用户自定义单元，且考虑B-BAR修正

（3）采用UEL子程序，依据比例边界有限元法（THE SCALED BOUNDARY FINITE ELEMENT METHOD、SBFEM）自编八节点用户自定义单元。

关于方法（1），直接在ABAQUS中建立模型，给滑块施加重力荷载，在滑块和斜面之间建立接触即可。

关于方法（2），首先完成八节点单元的用户自定义单元程序编写，然后再给自定义单元世界重力荷载，并且在滑块和斜面之间建立接触。但是给用户自定义单元施加重力荷载不可以直接施加，需要借助虚假单元。在滑块的斜面建立接触过程中，因为用户自定义单元无法定义面，定义接触更无从谈起，所以也需要借助虚假单元才能定义SURFACE，最终完成SURFACE TO SURFACE接触定义。

关于方法（3），同方法（2），首先依据SBFEM在UEL中完成程序编写，后面同样的操作，采用虚假单元给用户自定义单元施加重力荷载与定义接触。

帖子涉及到的内容：UEL二次开发、基于ABAUQS的SBFEM、用户自定义单元体力的施加、用户自定义单元面定义、用户自定义单元接触非线性分析

 ( )模型信息

滑块与斜面的几何尺寸如下图：

滑块与斜面的网格图如下：

该算例中的三种方法均采用动力隐式算法，计算总时长为10s，设置固定增量步长为0.01s，增量步数共计1000。重力加速度为9.81m/s²。具体参数见附件。

滑块两个运动过程受力分析见下图：

上面左图为斜面内的受力分析，右图为斜面外的受力分析。

可知滑块沿斜面的分力与摩擦力大小比值有两种情况：

当滑块在斜面内运动的时，遵循如下控制方程：

当滑块做出斜面运动时，遵循如下控制方程：

通过上式子，可求得位移和速度的解析解。

（）位移、速度对比

滑块运动水平向位移时程对比如下图：

滑块运动竖直向位移时程对比如下图：

滑块运动水平向位速度时程对比如下图：

滑块运动竖直向速度时程对比如下图：

误差分析：观察四个时程曲线，发现滑块在斜面上运动的过程中，四种计算结果均吻合良好。而在滑块离开斜面的第二运动过程中，三个数值解吻合较好，但均与解析解有一定的差别。这是因为解析求解是建立在质点的假设上，但是数值解是一个小方块，因此方块第一个角点离开斜面的时候，方块并未完全离开斜面，所以误差会从方块的第一个角点离开斜面开始。

（）基于虚假单元的用户自定义单元可视化

在该算例中，完成荷载和接触定义的同时，附加的虚假单元兼具用户自定义单元的位移、速度和加速度可视化功能。

当虚假单元和用户自定义单元共存的时候，ABAQUS显示如下图：

当只显示用户自定义单元的时候，ABAQUS显示如下图：

当只显示虚假单元的时候，ABAQUS显示如下图：

可见虚假单元能够非常完美的完成单元位移、速度和加速度的可视化。

（）附件

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EXAMPLES
  ABAQUS
    JOB-1.INP
    P.CAE
    P.JNL
    RUN.BAT
  ANALYTICAL
    CODES
      CAL_X_ALL.M
      CAL_X_DIVIDE.M
      FIGURE_PLOT.M
      IMPORT_DATA.M
      IMPORT_TDATA.M
      MAIN.M
    INFO
      DISP-H.TXT
      DISP-V.TXT
      TDATA.TXT
      VER-H.TXT
      VER-V.TXT
  C3D8BBAR
    BBAR.OBJ
    PATCH.INP
    RUN.BAT
    USER-DEFINED.INP    
  DATA
    791.OPJU
  SBFEM
    INP_PARAM.INC
    PATCH.INP
    PATCH.TXT
    RUN.BAT
    UEL.OBJ
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