ABAQUS用户材料子程序实现Johnson-Cook模型

"ABAQUS用户说明 - ABAQUS/Standard用户材料子程序实例 - Johnson-Cook金属本构模型" ABAQUS是一款强大的有限元分析软件，它涵盖了广泛的工程模拟问题，包括线性和非线性分析，适用于各种复杂的工程材料和结构。这款软件拥有丰富的单元类型和材料模型库，能够模拟金属、橡胶、复合材料等多种材料的行为，并能处理热传导、流体渗透、声学等多物理场问题。 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit是ABAQUS的两个主要求解器。ABAQUS/Standard适用于隐式求解，处理静力学和动力学问题，而ABAQUS/Explicit则适用于显式动力学分析，常用于高速碰撞或爆炸等瞬态问题。在ABAQUS/Standard中，用户可以通过用户材料子程序(UMAT)来定义自定义的材料模型，以适应特定的本构关系。 Johnson-Cook模型是一种常用于描述高应变率下金属材料行为的本构模型，它考虑了应变硬化、应变率硬化和温度软化三个因素。该模型的修正形式在ABAQUS的内置模型中只适用于ABAQUS/Explicit，但通过UMAT子程序，用户可以在ABAQUS/Standard中实现这种模型，以获得更精确的分析结果。模型的表达式包含了五个参数A、B、C、n和m，需要通过实验数据来确定。 UMAT子程序是ABAQUS提供的一种编程接口，允许用户用Fortran编写自己的材料模型。在UMAT中，用户需要定义材料的应力-应变关系，以及雅可比矩阵，以确保求解过程的稳定性。此外，UMAT子程序不仅可用于定义新的材料行为，还能与用户定义的字段变量子程序(USDFLD)结合，实现更复杂的分析需求。 在使用UMAT时，用户需要在ABAQUS的输入文件中指定“*USER MATERIAL”关键词来启用自定义材料属性。通过这种方式，用户可以扩展ABAQUS的功能，解决那些标准库中未涵盖的材料行为或特殊问题，使得ABAQUS成为一种高度定制化的工程模拟工具。 ABAQUS通过其强大的UMAT功能，允许用户深入研究和模拟各种非标准的材料行为，尤其是在处理像Johnson-Cook模型这样的专业金属本构模型时，用户可以根据具体工程需求进行精确的数值模拟，大大增强了ABAQUS在工程分析领域的适用性。