利用C++编写Abaqus UMAT子例程:重新定义有限元软件的行为和特性

您所在的位置:网站首页 商用定义是什么 利用C++编写Abaqus UMAT子例程:重新定义有限元软件的行为和特性

利用C++编写Abaqus UMAT子例程:重新定义有限元软件的行为和特性

2023-06-26 19:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

大家好,我是你们的老朋友,今天我们要探讨的主题是Abaqus的UMAT子例程,并且我们将尝试用C++来编写一个UMAT子例程示例。让我们一起从实际出发,深入理解和应用Abaqus的UMAT子例程。

完整实战项目下载

一、什么是Abaqus UMAT子例程?

在有限元软件Abaqus中,UMAT(User Material)子例程是一种用户自定义材料模型的方法。它允许用户编写自己的材料模型,使得在有限元分析中可以应用一些常规材料模型之外的特殊材料模型。通常情况下,这些模型是对材料非线性行为的高度个性化描述,如塑性、蠕变、断裂、疲劳等。

UMAT子例程可以通过Fortran、C++等编程语言编写。在这篇文章中,我们将重点讲述如何用C++来编写UMAT子例程。

二、为什么要用C++编写UMAT子例程?

C++是一种通用编程语言,具有高度的抽象能力,同时又保留了对硬件的底层操作能力。C++支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程,这使得C++非常适合于编写复杂的有限元材料模型。

此外,C++的性能优越、代码可重用性好、扩展性强,使得其成为编写UMAT子例程的理想选择。但是,使用C++编写UMAT子例程也需要一定的编程基础和有限元理论知识。下面,我们将提供一个用C++编写的UMAT子例程示例,供大家参考和学习。

三、C++编写UMAT子例程的步骤

编写UMAT子例程的主要步骤可以分为以下几点:

理解UMAT子例程的调用格式:UMAT子例程被设计为一个函数,这个函数接受一些特定的输入参数,然后计算并返回材料的应力和切变模量等。选择合适的材料模型:根据需要,选择适当的材料模型。这可能涉及一些基础的材料力学知识。编写UMAT子例程:使用C++编程语言,根据选定的材料模型和UMAT子例程的格式,编写子例程的代码。测试UMAT子例程:将编写好的UMAT子例程加载到Abaqus中,进行材料行为的测试。

下面,我们将详细介绍每一步,并且给出示例代码。

(一)理解UMAT子例程的调用格式

在Abaqus中,UMAT子例程是作为一个函数被调用的。这个函数的原型如下:

extern "C" void umat_(double *stress, double *statev, double *ddsdde, double *sse, double *spd, double *scd, double *rpl, double *ddsddt, double *drplde, double *drpldt, double *stran, double *dstran, double *time, double *dtime, double *temp, double *dtemp, double *predef, double *dpred, char *cmname, int *ndi, int *nshr, int *ntens, int *nstatv, double *props, int *nprops, double *coords, double *drot, double *pnewdt, double *celent, double *dfgrd0, double *dfgrd1, int *noel, int *npt, int *layer, int *kspt, int *kstep, int *kinc, long cmname_len) { // UMAT子例程的代码在这里 }

接下来,我们将会挑选出一个相对简单但又实用的材料模型,进行详细的介绍和示例代码编写。

(二)选择合适的材料模型

在这个示例中,我们将选择线性弹性材料模型。虽然这是一个简单的模型,但是它能够明确展示UMAT子例程的编写和实现过程。线性弹性材料的应力-应变关系可以表示为:

σ = E*ε

其中,σ表示应力,E表示弹性模量,ε表示应变。我们将这个模型作为我们UMAT子例程的基础。

(三)编写UMAT子例程

在理解了UMAT子例程的基本调用格式和选择了合适的材料模型后,我们就可以开始编写UMAT子例程了。在这个例子中,我们的UMAT子例程将接受应变作为输入,计算并返回应力。

请注意,Abaqus调用UMAT子例程时,会将当前的应变和之前的应变作为输入参数。所以,我们需要计算的是增量应力,即当前应力减去之前的应力。在计算完成后,我们需要更新stress数组,表示新的应力状态。这样,下次调用UMAT子例程时,这个stress数组就会包含最新的应力状态。

示例代码如下:

extern "C" void umat_(double *stress, double *statev, double *ddsdde, double *sse, double *spd, double *scd, double *rpl, double *ddsddt, double *drplde, double *drpldt, double *stran, double *dstran, double *time, double *dtime, double *temp, double *dtemp, double *predef, double *dpred, char *cmname, int *ndi, int *nshr, int *ntens, int *nstatv, double *props, int *nprops, double *coords, double *drot, double *pnewdt, double *celent, double *dfgrd0, double *dfgrd1, int *noel, int *npt, int *layer, int *kspt, int *kstep, int *kinc, long cmname_len) { // 提取材料属性,例如弹性模量 double E = props[0]; // 弹性模量 // 计算增量应力 for (int i = 0; i for (int j = 0; j


【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3