ABAQUS用户材料子程序:实现Johnson-Cook模型的ABAQUS/Standard编程
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更新于2024-07-22
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ABAQUS是一款广泛使用的有限元分析软件,其材料子程序是其强大功能的重要组成部分。本文档主要关注于ABAQUS/Standard用户材料子程序(User-defined Material Mechanical Behavior, UMAT)的开发和应用实例,特别是针对Johnson-Cook金属本构模型的定制。
Johnson-Cook模型是一个经典模型,用于模拟在高应变率下金属材料的行为,它考虑了应变硬化、应变率硬化和温度软化三个因素。原始模型由三个参数(A、B、C)乘以相应的应变、应变率和温度项组成,但文档中提到的修正形式引入了额外参数n和m,并将参考应变率设为一个常数,以简化材料的静态屈服应力的表达。该模型的参数需要通过实验数据来确定。
UMAT是ABAQUS的核心功能之一,它允许用户编写Fortran程序来扩展软件的功能,定义自定义的材料行为,超出ABAQUS预置材料库的范围。用户可以利用UMAT进行:
1. 定义材料的本构关系,处理非标准或复杂的材料特性,如新型合金或特殊工艺处理后的材料性能。
2. 在广泛的力学分析过程中使用,包括静态、动态和多场耦合问题,因为UMAT几乎可以与所有类型的ABAQUS单元类型结合。
3. 必须提供材料本构模型的雅可比矩阵,这是求解过程中关键的数值信息,用于计算应力增量对应变增量的敏感度。
值得注意的是,UMAT不仅限于Johnson-Cook模型,它可以支持多种其他材料模型的实现。此外,文档还提到了UMAT与另一个用户子程序USDFLD的联合使用,这可能涉及到场变量的定义或者非线性材料行为的处理。
通过编写UMAT程序,用户可以增强ABAQUS的适应性和精度,使其能够处理特定条件下的复杂材料行为,这对于科学研究和工程应用来说是非常有价值的。这需要深入理解ABAQUS的工作原理、数学模型和编程接口,以便有效地利用这一强大工具。
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qq_21225943
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