3.7.1 Abaqus 用戶子程序

Abaqus用戶子程序(user’ssubroutine)是指為擴(kuò)展Abaqus的功能，程序預(yù)留的接口，用戶可以通過(guò)用戶子程序?qū)ο鄳?yīng)的載荷條件、邊界條件、材料特性、接觸條件等進(jìn)行自定義設(shè)置，編寫自定義程序。Abaqus給用戶提供了功能強(qiáng)大、使用方便的二次開發(fā)工具和接口，使用戶可以方便地進(jìn)行自定義分析，滿足特定工程問(wèn)題的需要。Abaqus6.11中有40多個(gè)子程序接口，本書不再一一詳述，下面介紹焊接過(guò)程模擬中可能會(huì)用到的子程序。

 

(1) Abaqus/Standard 中的子程序1)CREEP：定義和時(shí)間相關(guān)的、黏塑性的行為(蠕變和膨脹)。

(2) DFLUX：在熱傳遞和質(zhì)量擴(kuò)散分析中，定義非均勻的分布流量。

(3) DISP：自定義邊界位移條件。

(4) DLOAD：指定力學(xué)非均勻分布載荷。

(5) FILM：在熱傳遞分析中指定非均勻的膜散熱系數(shù)和相應(yīng)的熱沉溫度

(6) FRIC：定義接觸面摩擦行為。

(7) GAPCON：在完全耦合溫度-變形分析或者純熱傳遞分析中，定義接觸面或節(jié)點(diǎn)間的導(dǎo)熱系數(shù)。

(8) GAPELECTR：在耦合熱電分析中，定義表面間的電導(dǎo)率。

(9) HARDINI：定義初始等效塑性應(yīng)變和初始背應(yīng)力張量。

(10) HETVAL：在熱傳遞分析中定義內(nèi)部熱生成。

(11) MPC：定義多點(diǎn)約束。

(12) ORIENT：為定義局部材料方向、運(yùn)動(dòng)耦合約束的局部方向及慣性釋放的局部剛體方向提供定位。

(13) SDVINI：定義與初始求解相關(guān)的狀態(tài)變量。

(14) SIGINI：定義初始應(yīng)力場(chǎng)。

(15) UEL：自定義單元。

(16) UEXPAN：自定義材料熱膨脹系數(shù)。

(17) UFIELD：指定預(yù)定義的場(chǎng)變量。

(18) UHARD：在各向同性塑性模型或組合硬化模型中，定義屈服面尺寸和硬化系數(shù)。

(19) UINTER：為接觸面定義表面相互作用

(20) UMAT：自定義材料的力學(xué)行為。

(21) UMATHT：自定義材料的熱行為。

(22) UMESHMOTION：在自適應(yīng)的網(wǎng)格劃分中，指定網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)約束

(23) URDFIL：讀取結(jié)果文件。

(24) UTEMP：自定義溫度。

(25) UVARM：輸出單元變量。

 

(2)Abaqus/Explicit 中的子程序

1)VDLOAD：定義非均布力學(xué)載荷。

2)VFRIC：對(duì)接觸面定義摩擦行為。

3)VUINTER：在接觸面之間定義相互作用。

4)VUMAT：自定義材料的力學(xué)行為。

 

3.7.2 用戶子程序的編寫

Abaqus的用戶子程序是用戶應(yīng)用FORTRAN語(yǔ)言編寫的程序。在一個(gè)算例中，用戶可以用到多個(gè)用戶子程序，但必須把它們放在一個(gè)以.for(或.f)為擴(kuò)展名的文件中。

 

Abaqus 中用戶子程序的格式及參數(shù)表都是規(guī)定好的，不可以隨意更改，一般其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：

SUBROUTINE<子程序名>(參數(shù)列表)

用戶在應(yīng)用 FORTRAN 語(yǔ)言編寫子程序時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

1)FORTRAN 語(yǔ)言中不區(qū)分大小寫。

2)FORTRAN 語(yǔ)言中子程序正文應(yīng)從第7列開始編寫，而第1~5列是標(biāo)號(hào)區(qū)，第6列是續(xù)行標(biāo)志區(qū)。

3)以“c”或“C”字母開頭的行是注釋行。

4)空格不參加編譯。

5)FORTRAN 語(yǔ)言中的I~N 規(guī)則：一般在未做特殊聲明時(shí)，以字母1、J、K、L、M、N 開頭的變量為整型變量，以其他字母開頭的變量為實(shí)型變量。

6)由 Abaqus 提供的用戶子程序不能嵌套，即任何用戶子程序都不能調(diào)用其他用戶子程序，但可以調(diào)用用戶自己編寫的 FORTRAN 子程序和 Abaqus 應(yīng)用程序。

 

下面以焊接數(shù)值模擬時(shí)常用的 DFLUX 子程序?yàn)槔?，介紹子程序編寫的格式規(guī)范及各參數(shù)含義。

 

DFLUX 子程序?yàn)樽远x流密度，可應(yīng)用其對(duì)焊接熱源模型進(jìn)行定義。其子程序接口格式如下(其他子程序接口格式可參照Abaqus User Subroutines ReferenceManual)：

 

 

 

用戶需要做的就是在程序區(qū)給出流密度定義式。在定義過(guò)程中可以應(yīng)用子程序參數(shù)列表中的參數(shù)。在子程序的眾多參數(shù)中，有些是必須由用戶給出定義式的，而有些則是由主程序在調(diào)用子程序時(shí)傳入而無(wú)須用戶定義的。

DFLUX 子程序中需要定義如下參數(shù)。

1)FLUX(1)：自定義流量密度，用戶必須給出定義式。

2)FLUX(2)：熱流密度隨溫度或物質(zhì)濃度的變化率，可以不給出定義。

調(diào)用時(shí)傳入如下參數(shù)。

 

1)KSTEP、KINC：Abaqus 計(jì)算過(guò)程中當(dāng)前的STEP和INCREMENT值，此數(shù)值為整數(shù)。

2)TIME(1)、TIME(2)：當(dāng)前分析步的時(shí)間(steptime)和當(dāng)前增量步的時(shí)間(increment time)。

3)NOEL、NPT：積分點(diǎn)所在單元的編號(hào)和積分點(diǎn)的編號(hào)，

4)COORDS：當(dāng)前積分點(diǎn)的坐標(biāo)，是一個(gè)由3個(gè)元素組成的數(shù)組，COORDS(1)、COORDS(2)、COORDS(3)分別為積分點(diǎn)的x軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)和z軸坐標(biāo)。

5)JTYP：體熱流/面熱流標(biāo)號(hào)，在面熱流作用時(shí)取0，在體熱流作用時(shí)取1。

6)TEMP：積分點(diǎn)當(dāng)前溫度

7)PRESS：積分點(diǎn)當(dāng)前壓力值。

8)SNAME：作用面的名稱。

 

3.7.3 用戶子程序的執(zhí)行

運(yùn)行帶有用戶子程序的作業(yè)有兩種方法：一種方法是在 Abaqus/CAE中運(yùn)行，在Module 下拉列表中選擇Job選項(xiàng)，在菜單欄中選擇 Job→Edit Job 命令，打開 Edit Job 對(duì)話框，在 General(一般)任務(wù)頁(yè)面的 User subroutine fle 列表框中選擇用戶子程序所在的文件，然后提交計(jì)算。另一種方法是在 Ababqus 命令行中運(yùn)行，語(yǔ)法如下：

abaqus job =<.inp job文件名>user=<.for子程序文件名>interactive

 

（內(nèi)容、圖片來(lái)源：《焊接過(guò)程數(shù)值模擬》一書，侵刪）

 

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