ABAQUS二次开发基础.pdf

第 9 章 ABAQUS 二次开发基础 知识要点： ABAQUS 二次开发概述 ABAQUS 用户子程序接口 ABAQUS 用户子程序介绍 应用举例 本章导读： 本章主要介绍了大型有限元软件 ABAQUS 二次开发的基本情况，主要包括：ABAQUS 二次开 发概述、ABAQUS 用户子程序接口、ABAQUS 用户子程序介绍等，最后给出两个算例，介绍采用 ABAQUS 进行二次开发以及建立 ABAQUS 主程序与用户子程序之间口的基本过程。 9.1 ABAQUS 二次开发概述 随着计算技术和计算机的快速发展，有限元软件的发展速度迅速，功能日渐强大。目前国际上 被广泛采用的通用有限元软件有 ANSYS 、MSC 、ABAQUS 等。利用商业软件进行计算现在已是科 学研究中的一项重要手段。由于工程问题的千差万别，不同的用户有不同的专业背景和发展方向， 通用软件不免在具体的专业方面有所欠缺，针对这些不足，大部分的通用软件都提供了二次开发功 能，以帮助用户减少重复性的编程工作、提高开发起点、缩短研发周期、降低开发成本，并能简化 后期维护工作，给用户带来很多方便。基于通用软件平台进行开发，是目前研究的一个重要发展方 向。ABAQUS 也提供了若干用户子程序（User Subroutines ）接口，它是一个功能非常强大且适用 的分析工具，与命令行的程序格式相比，用户子程序的限制少得多，从而使用更加灵活方便。 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 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。例如：如果荷载条件是时 间的函数，这在 ABAQUS/CAE 和 INPUT 文件中是难以实现的，但在用户子程序 DLOAD 中就很 容易实现。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。 9.2 ABAQUS 用户子程序接口 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，也可以用它来完成各种特殊的功能。它的一般结构形式是： SUBROUTINE S (x1,x2,……,xn) INCLUDE ‘ABA_PARAM.INC ’ （用于 ABAQUS/Standard 用户子程序中） OR INCLUDE ‘VABA_PARAM.INC ’) （用于 ABAQUS/Explicit 用户子程序中） …… RETURN END 其中，x1 ，x2 ，……，xn 是 ABAQUS 提供的用户子程序的接口参数，有些参数是 ABAQUS 传到用户子程序中的，例如：SUBROUTINE DLOAD 中的 KSTEP 、KINC 、COORDS ；有些是需 要用户自己定义的，例如 F 。文件 aba_param.inc 和 vaba_param.inc 随着 ABAQUS 软件的安装而 包含在操作系统中，它们含有重要的参数，帮助 ABAQUS 主求解程序对用户子程序进行编译和链 接。当控制遇到 RETURN 语