abaqus中计材料参数不为常数的两种处理方法-Part2

Part 2

Part1中介绍了通过编辑inp文件的方法可以实现材料参数不为常数的情况。Part2中，继续对另外一种方法即使用Umat的方法进行介绍。

4 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：

图1  Abaqus提供的Umat函数接口

 

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。

 

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。

5 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。

图4(a)  计算文件-材料部分-inp编辑方法

图4(b)  计算文件-材料部分-Umat方法

 

图5  算例结果

最后，小伙伴们可以扫下面二维码关注我的公众号‘CAE仿真实验室’哦，我们将定期给大家分享有限元仿真相关内容。