ABAQUS用户材料子程序开发调研

ABAQUS二次开发基础

ABAQUS提供了标准有限元分析程序，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的应用。同时，

它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。

ABAQUS 程序具有良好的开放性， 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。用户子程序大致可以分为 7 类，下面为具体的分类及用户常用子程序。

1. 用户定义的初始条件

利用此类子程序可以在分析时定义初始条件，例如：初始应力场的定义，可以采用 SIGINI 用户子程序来定义；在渗流场分析时定义初始孔隙水压力分析可采用 UPOREP 用户子程序；多孔介质初始孔隙度分布的定义可采用 VOIDRI 用户子程序。

2. 用户定义的边界条件

利用此类子程序可以在结构分析或耦合分析时定义特殊类型的边界条件，如定义节点位移，定义分布机械载荷，定义流体流速和流量等。例如：定义非均布的渗流流速和流量可采用 DFLOW 和DFLUX 用户子程序，以及定义非均布的渗流系数可采用 FLOW 用户子程序；定义特殊类型的位移边界可采用 DISP 用户子程序；定义特殊类型分布的面力载荷可采用 DLOAD 子程序；定义特殊分布的牵引力可采用 UTRACLOAD 子程序；定义温度场边界的 UTEMP 子程序。

3. 用户定义的材料特性和本构关系

利用此类子程序可以定义各种本构模型，如各向异性或正交各向异性的弹性应力-应变关系，各种非线性弹塑性本构关系、也可以定义蠕变应变率演化方程、定义非线性应力-应变关系，定义加工硬化或应变硬化曲线等。例如：采用 UMAT 子程序可以定义各类本构模型，包括非线性弹性、弹塑性以及蠕变等模型；例如采用 CREEP 子程序可以定义各类蠕变或膨胀演化方程；关于材料的热力学特性可以采用 UMATHT 子程序；定义粘弹性材料或超弹性材料可以采用 UHYPEL 和 UHYPER子程序； Mullins 材料模型的损伤特性定义可以采用 UMULLINS 用户子程序。

4. 用户定义的单元

对于特殊类型的单元，可采用 UEL 子程序进行定义。 5. 用户定义的状态变量

状态变量主要包括定义场变量、与求解过程相关的状态变量，以后重新定义材料点的状态变量，主要有 UFIELD 子程序、 SDVINI 子程序和 USDFLD 子程序。 此外还包括定义摩擦接触属性的子程序，如定义摩擦接触行为的 FRIC 子程序，以及接触面行为定义的 UINTER 子程序等。

6. 定义输出量的用户子程序

此类用户子程序可以定义提取单元结果，将单元量输出，写到后处理结果文件中，如 UVARM子程序；此外，读取结果文件可采用 URDFIL 子程序。

7. 其他用户子程序

此外， 还包括特殊类型用途的子程序， 如定义多点约束的子程序 MPC， 定义局部坐标的 ORIENT子程序等。上述子程序的分类仅限于在岩土工程领域，其他领域有不同的分类方法。

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