一种新思路用于实现ABAQUS用户自定义单元

概述：帖子讲述了一种新思路用于实现ABAQUS自定义单元，该方法不需要在INP文件中采用“USER ELEMENT”等关键字定义单元，更重要的是，也不需要在UEL接口中进行繁琐的FORTRAN编程，只需要在INP文件中直接导入相应的矩阵即可。目前这种自定义单元适用的计算有：static, frequency extraction, modal dynamic, mode-based steady-state dynamics, complex eigenvalue extraction, and subspace-based steady-state dynamics。更多的功能还在探索之中。

这种自定义单元方式为多种CAE软件协同二次开发提供了一种可能，众所周知，ABAQUS的非线性方程组求解能力是行业翘楚，这时候如果能得到描述方程组的关键矩阵，如固体力学的运动方程中的KK、MM和CC，直接导入ABAQUS便可以求解，相较于UEL二次开发，节省了向ABAQUS主程序输出关键矩阵的编程工作，至于 KK、MM和CC，可以自己采用高级语言编程生成，也可以从其他软件中导出。再比如，COMSOL以其多场耦合计算功能著称，采用该方法就可以将COMSOl的多场耦合功能与ABAQUS结合， 本质是数学中的方程组求解 。

这种自定义单元完美解决了ABAUS传统的用于自定义单元无法完成可视化的问题 。搞过UEL二次开发的人都被自定义单元的可视化问题困扰，要么是将数据导出到第三方软件进行处理，要么是采用UMAT套一层单元进行可视化，这两种方法都需要大量的编程工作。

这种自定义单元完美的解决了ABAQUS传统的用户自定义单元无法施加面力、体力等复杂力的短板。

更多的功能还在探索之中...

下面以一个悬臂端受切向力作用为例，讲解实现方法：

（）模型信息说明

模型尺寸为10x10x10，弹性模量1e10，密度2400，泊松比0.24，一端完全固定，另一端受切向力作用，切向力以节点集合的形式添加，力幅为100，边界条件和荷载示意图为：

设置两种工况：

1、ABAQUS的C3D8单元计算。

2、采用新型自定义单元，新型自定义单元的刚度矩阵和质量矩阵采用MATLAB自编程序，然后输出ABAQUS可以识别的外部文件形式，并手动修改INP文件。

（）INP文件的具体修改说明。

（1）、删除INP文件中的PART ASSEMBLY等关键词，即不采用PART建模方式。

（2）、添加如下关键字：

*MATRIX INPUT,NAME=kk,INPUT=kk.txt,TYPE=UNSYMMETRIC
*MATRIX INPUT,NAME=mm,INPUT=mm.txt,TYPE=UNSYMMETRIC	
*MATRIX ASSEMBLE,STIFFNESS=kk
*MATRIX ASSEMBLE,mass=mm	

（3）、将属性定义部分的数值修改为极小值

（）计算结果

加载向位移云图对比如下：

第一主应变云图对比如下：

加载向支反力云图对比如下：

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