UMAT全過程技术篇.docx

UMAT全过程-技术篇之一:相关知识标签:? UMAT 技术篇 知识 2010-03-04 20:24 ?UMAT全过程-技术篇[写在前面: 这篇文章是UMAT全过程-感想篇的姊妹篇,答应要给大家写的一篇帖子,同时也是为了记录自己的学习过程,与大家分享!首先指出,俺的技术篇--是加了引号的,因为确实称不上有多么大的技术含量,还望大家莫笑偶!只不过一是跟那个感想篇形成一个对照,同时主要内容为自己编子程序过程中涉及的技术边边上的小问题的一些解决方法,供仿友们参考!偶不是谦虚,也不是一个低调的人,大家谢谢和支持的话,我先行谢过啦!更希望大家能提出质疑或者别的更好的办法,大家相互交流,共同进步!]----------------------------------------------------------------------------*转*入*正*题*第一部分:相关知识[特别声明,这部分来自于华中科技大学杨曼娟同学的硕士学位论文,在此对作者表示感谢!--大家可以去知网下载]----------------------------------------------------------------------------1.ABAQUS中材料非线性问题的处理? ABAQUS中材料非线性问题用Newton-Raphson法来求解。首先将载荷分为若干个微小增量，结构受到一个微小增量△P。ABAQUS用与初始结构位移相对应的初始刚度矩阵K0和荷载增量△P计算出结构的在这一步增量后的位移修正Ca、修正后的位移值Ua和相应的新的刚度矩阵Ka。ABAQUS用新的刚度矩阵计算结构的内力Ia，荷载P和Ia的差值为迭代的残余力Ra，即Ra=P-Ia。如果Ra在模型内的每个自由度上的值都为零，如图2-2中的a点，则结构处于平衡状态。但在非线性问题中，通常Ra是不可能为零，ABAQUS为此设置了一个残余力容差。如果Ra小于这个数字，ABAQUS就认为结构的内外力是平衡的。一般这个缺省值取为平均内力的0.5％(如图2-2)。? 在Ra满足小于残余力容差的条件后，ABAQUS还要检查位移修正系数Ca是否远远小于结构的位移增量△Ua=Ua-Uo.如果大于位移增量的1％，ABAQUS将自动继续进行迭代。第二次迭代时，ABAQUS用刚度矩阵Ka和第一次迭代的残余力Ra计算，得到一个新的位移修正值。同理，第二次迭代中ABAQUS用新的残余力、新的位移系数，继续验证收敛性，直到收敛为止（如图2-3）。因此非线性问题的计算量要比线性问题的计算量大得多，计算的时候需要分配更多的内存和磁盘空间。 ABAQUS会自动调整荷载增量的大小，用户只需合理的设置一个第一次迭代的增量值即可，如果用户不给出第一次迭代的增量值，ABAQUS会在第一次迭代的过程中把设置的所有荷载都加到结构上去，然后不断的试算自动调整第一次迭代的增量大小。寻找一个增量值的收敛解迭代的次数取决于系统非线性的程度。ABAQUS中缺省的设置是，如果在一个增量值的作用下，迭代16次以后结果仍不收敛，ABAQUS将放弃这个增量值，把增量取为前一次增量值的25％再进行计算。如果ABAQUS在迭代次数小于5次的情况下就找到了收敛解，ABAQUS就自动把增量值增加50％再进行计算，得到更为合理的增量值。2.用户子程序接口 ABAQUS不仅提供标准的有限元分析程序，而且具有良好的开放性，可利用它提供的用户子程序接口生成非标准的分析程序来满足用户的需要，在实际工程中得到广泛应用。ABAQUS允许用户通过子程序以代码的形式来扩展主程序的功能，并给用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口和应用程序接口（Utility Routine），ABAQUS 6.4一共有42个用户子程序接口，15个应用程序接口，用户可以定义包括边界条件、荷载条件、接触条件、材料特性以及利用用户子程序和其它应用软件进行数值交换等等。这些用户子程序接口使得用户解决一些问题时有很大的灵活性，同时大大的扩充了ABAQUS的功能。例如： 通过用户定义单元接口，用户自定义的任何类型的线性或非线性单元都可以被引入模型中，对于线性单元刚度矩阵和质量矩阵可以直接确定。同时，用户子程序也可被用来定义这些单元的线性和非线性特性。 通过用户材料子程序接口，用户可定义任何补充的材料模型，不但任意数量的材料常数都可以作为资料被读取，而且ABAQUS对于任何数量的与解相关的状态变量在每一材料计数点都提供了存储功能，以便在这些子程序中应用。3.用户子程序和主程序的结合 ABAQUS的用户子程序是根据ABAQUS提供的相应接口，按照Fortran语法，用户自己编写的代码。它是一个独立的程序单元，可以独立的被存储和编译，也能被其它程序单元引用，因此，利用它可带回大量数据供引用程序使用