ABAQUS子程序UMAT详解及修改

"umat子程序是有限元分析软件ABAQUS中的一个自定义材料模型接口。它允许用户定义材料行为，处理复杂的非线性问题，如塑性、蠕变、热膨胀等。UMAT代表User-Defined Material subroutine，即用户定义的材料子程序。在ABAQUS中，通过编写UMAT子程序，用户可以实现对材料性能的精确模拟，覆盖标准材料库无法涵盖的各种复杂现象。 UMAT子程序的参数列表如下： 1. `stress`：应力向量，表示单元体上的内部应力状态。 2. `statev`：状态变量向量，用于存储材料模型的内部状态，如应变硬化指数、塑性应变等。 3. `ddsdde`：弹性矩阵的导数，与材料的弹性常数相关。 4. `sse`：应变能密度，即单位体积的应变能。 5. `spd`：塑性应变增量。 6. `scd`：蠕变应变增量。 7. `rpl`：应变恢复率，用于描述材料的松弛行为。 8. `ddsddt`：与`ddsdde`相关的时变导数，用于描述随时间变化的弹性性质。 9. `drplde`：塑性应变对应力的导数，反映塑性流动特性。 10. `drpldt`：蠕变速率对时间的导数。 11. `stran`：应变向量，包括线应变和剪切应变。 12. `dstran`：应变增量向量。 13. `time`：当前时间。 14. `dtime`：时间步长。 15. `temp`：温度。 16. `dtemp`：温度变化。 17. `predef`：预定义函数的值。 18. `dpred`：预定义函数的增量。 19. `cmname`：材料模型名称。 20. `ndi`、`nshr`、`ntens`：分别表示独立的正应力分量数、剪切应力分量数和总应力分量数。 21. `nstatv`：状态变量的数量。 22. `props`：材料属性数组，用户可以根据需要定义。 23. `nprops`：材料属性数组的大小。 24. `coords`：单元坐标系统中的节点坐标。 25. `drot`：从全局坐标到局部坐标系的旋转矩阵。 26. `pnewdt`：用于时间步控制的参数。 27. `celent`：单元长度，对于一维问题有用。 28. `dfgrd0`、`dfgrd1`：变形梯度矩阵的前两步历史值。 29. `noel`、`npt`、`layer`、`kspt`：与网格和元素相关的信息。 30. `kstep`、`kinc`：当前时间步和增量计数。 在ABAQUS的版本演变中，UMAT子程序的接口有所调整： - 从早期版本到5.3版，UMAT子程序的变量列表增加了新的变量名。 - 自5.3版起，ABAQUS统一使用双精度浮点数，因此需要包含`aba_param.inc`文件来设定精度。 - 版本5.6时，这些改动仍然有效。 此外，这个特定的UMAT子程序在1997年11月4日由J.W.Kysar进行了修改，增加了跟踪材料行为的功能，但具体修改内容未在此处详述。 编写UMAT子程序时，用户需要根据具体的材料模型计算和更新上述参数，以确保在每次迭代中正确地模拟材料的响应。这通常涉及解决材料方程，如屈服条件、流动规则和硬化行为等。在实际应用中，UMAT子程序的复杂性取决于所模拟材料的复杂程度。"