使用ABAQUS子程序对高分子材料本构关系的实现.docxVIP

第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:其他

使用ABAQUS子程序对高分子材料本构关系

的实现

汪品红

华为终端(东莞)有限公司，广东省深圳市邮编518057；

摘要：对于高分子材料的仿真,业界一般使用经典的弹塑性本构来描述材料的应力/应变关系,

但其真实的应力/应变关系与经典的弹塑性本构模型存在一定的差异,从而导致仿真与实际测

试之间的差异。ABAQUS提供了UMAT/VUMAT子程序接口，让用户可以自己构建新的材料本构

模型，通过撰写新的材料本构子程序,实现了高分子材料应力/应变关系在仿真中的准确描

述，减少了仿真与测试之间的差异。同时，在卸载段，可以通过卸载标志符的选择定义不同

的卸载路径，方便用户使用。

关键词：ABAQUS；VUMAT；高分子材料；本构关系

中图分类号：TB324文献标志码：B

UsingABAQUSsubroutinetorelizepolymericmaterialconstitutive

WangPinhong

(HUAWEIDEVICECO.,LTD(DONGGUAN)，Shenzhen518057,Guangdong,China;

Abstract:Thedifferencebetweensimulationandtestisappearedwhenusingelastic-plasticconstitutionto

runthesimulationofpolymericmaterial.UMAT/VUMATsubroutineisprovidedbyABAQUStopermit

usertodefinematerialconstitutionaccordingtoactualneeds.Thestressandstrainrelationshipofpolymeric

materialcanberealizedpreciselybydefinedVUMAT,sothatthedifferencebetweenthesimulationandtest

canbereduced.Meanwhile,thedifferentunloadpathswouldbeperformedbyusingdifferentunloadflags.

Keywords:ABAQUS；VUMAT；PolymericMaterials；Constitution

0引言1高分子材料本构一般描述方法

高分子材料在日常生活中有着广泛的应用，业界通常使用弹塑性本构来定义高分子材料

因此其不可避免的出现在仿真分析中。但是当前的材料属性。其屈服强度一般取材料曲线上第一

没有一种商业软件有适合于高分子材料的材料本个峰值点。弹性模量的取法有两种不同的方式：

构模型。ABAQUS是一款优秀的商业软件，其提对于应力/应变关系有明显直线段的，以第一段直

供的子程序接口UMAT/VUMAT允许用户根据使线的斜率作为材料的弹性模量（切线法）；对于没

用需求自定义材料本构。使用该方法，有效的解有明显直线段的材料曲线，则使用原点与屈服点

决了在仿真中由于材料本构不适用而导致的仿真连成的直线的斜率作为弹性模量（割线法）。其与

与实际测试差异过大的问题。真实应力/应变曲线的比较如图１所示。

收稿日期：2013-01-07

作者简介：汪品红（1981—），男，湖北孝昌人，硕士研究生，研究方向有限元仿真，(E-mail)wangpinhong1@;

2计算机辅助工程2013年

对仿真非常重要。在跌落或弯折测试中，高分子

材料应力/应变的关系与弹塑性本构的差异造成

了仿真预测的不准确。为提高仿真精度，就必须

定义正确的高分子材料本构。

2ABAQUSVUMAT子程序

ABAQUS是一款优秀的商业仿真软件，具有

强大的处理静态，动态及多物理场问题的能力。

其提供了丰富的材料本构模型库，能够满足绝大

多数仿真材料模型的需要。同时，其也提供了

UMAT/VUMAT子程序接口，让用户可以用

图１高分子材料测试材料曲线与仿真中的曲线比较Fortran语言编程，自己定义需要的材料本构模

从上图可以看出，无论使用何种方式，仿真型，使用ABAQUS材料库中没有包含的材料进

使用的应力/应变曲线都与实际材料的应力/应变行计算。同时，其