ABAQUS中的UEL程序如何定义输出文件SDV？

SDV

Solution-dependent state variables.【参派配闷考用户卖羡手册定义】

就是结果中定义的状态变量。尘弯比如你用户子程序结果中有损伤变量d，你就可以定义为statenew(km,6)=d（km不用管，这个是可能涉及到时间循环的数），那么在结果输出中SDV6就代表计算结果中的损伤变量

《ABAQUS非线性有限元分析与实例》是ABAQUS软件应用的实例教材，结合有限元的基本理论和数值计算方法，通过一系列的相关例题和讨论，介绍了ABAQUS软件的主要内容。书中系统地讲解了编写输入数据文件和前处理的要领，对输出文件进行分析和后知伏处理的方法，并系统地讲述了一些应用在土木、材料、机械和铁道工程的实例。为了帮助二次开发，详细地讲解了如何编写用忘掉材料子程序UMAT和单元子程序UEL。因此，《ABAQUS非线性有限元分析与实例》可作为工程师应用有限元软件进行力学分析和结构设计的手册，也可作为力学和工程专业研究生和本科生的有限元数值计算课的罩氏参考教材。

《ABAQUS非线性有限元分析与实例》适合高校理工科教师、科研人员、工科本科生和研究生、从事设计和有限元分析的工程师等人阅读。

目搭闷携录第1章 引言 1.1 hks与abaqus 1.2 有限元著作和软件的发展历史 1.3 有限元带来设计的革命 1.4 在设计中应用abaqus 1.5 abaqusutkk 1.5.1 abaqus软件产品 1.5.2 abaqus文档 1.6 有限元法制简单回顾 1.6.1 使用隐式方法求解位移 1.6.2 应力波传播的描述 1.7 abaqus描述实践教程 1.7.1 本书内容 1.7.2 本书中的一些约定 1.7.3 鼠标的基本 *** 作 1.7.4 本书上篇中的有关章节 第2章 abaqus基础 2.1 abaqus分析模型的组成 2.2 abaqus/cae简介 2.2.1 启动abaqus/cae

.2.2.2 主窗口的组成部分 2.2.3 什么是功能模块 2.3 例题：用abaqus/cae生成桥式吊架模型 2.3.1 量纲 2.3.2 创建部件 2.3.3 创建材料 2.3.4 定义和赋予截面（section)特性 2.3.5 定义装配 2.3.6 设置分析过程 2.3.7 在模型上施加边界条件和载荷 2.3.8 模型的网络剖分 2.3.9 创建一个分析作业 2.3.10 检查模型 2.3.11 运行分析 2.3.12 用abaqus/cae进行后处理 2.3.13 应用abaqus/explicit重新运行分析 2.3.14 对动态分析的结果进行后处理 2.4 比较隐式与显式过程 2.4.1 在隐式和显式分析之间选择 2.4.2 在隐式和显式分析中网格加密的成本 小结 第3章 有限单元和刚性体 3.1 有限单元 3.1.1 单元的表征 3.1.2 实体单元 3.1.3 壳单元 3.1.4 梁单元 3.1.5 桁架单元 3.2 刚性体 3.2.1 确定何时使用刚性体 3.2.2 刚性体部件 3.2.3 刚性单元 3.3 质量和转动惯量单元 3.4 d簧和减振器单元 小结 第4章 应用实体单元 4.1 单元的数学描述和积分 4.1.1 完全积分 4.1.2 减缩积分 4.1.3 非协调单元 4.1.4 杂交单元 4.2 选择实体单元 4.3 例题：连接环 4.3.1 前处理——应用abaqus/cae建模 4.3.2 后处理——结果可视化 4.3.3 用abaqus/explicit重新进行分析 4.3.4 后处理动力学分析结果 4.4 网格收敛性 4.5 例题：像胶块中的（abaqus/explicit） 4.5.1 前处理——abaqus/cae创建模型 4.5.2 后处理 4.5.3 改变网格的效果 4.6 相关的abauqus例题 4.7 建议阅读的文献 小结 第5章 应用壳单元 5.1 单元几何尺寸 5.1.1 壳体厚度和截面点(section points) 5.1.2 壳法线和壳面 5.1.3 壳的初始曲率 5.1.4 参考面的偏移（referance surface offset) 5.2 壳体公式——厚壳或薄壳 5.3 壳的材料方向 5.3.1 默认的局部材料方向 5.3.2 建立可变的材料方向 5.4 选择壳单元 5.5 例题：斜板 5.5.1 前处理——用abaqus/cae建立模型 5.5.2 后处理 5.6 相关的abaqus/cae例题 5.7 建议阅读的文献 小结 第6章 应用梁单元 6.1 梁横截面几何 6.1.1 形状截面点(section points) 6.1.2 横截面方向 6.1.3 梁单元曲率 6.1.4 梁截面的节点偏移 6.2 计算公式和积分 6.2.1 剪切变形 6.2.2 扭转响应——翘曲 6.3 选择梁单元 6.4 例题：货物吊车 6.4.1 前处理——abaqus/cae创建模型 6.4.2 后处理 6.5 相关的abaqus例子 6.6 建议阅读的文献 小结 第7章 线性动态分析 7.1 引言 7.1.1 固有频率和模态 7.1.2 振型叠加 7.2 阻尼 7.2.1 在abaqus/standard中阻尼的定义 7.2.2 选择阻尼值 7.3 单元选择 7.4 动态问题的网格剖分 7.5 例题：货物吊车——动态载荷 7.5.1 修改模型 7.5.2 结果 7.5.3 后处理 7.6 模态数量的影响 7.7 阻尼的影响 7.8 志直接时间积分的比较 7.9 其他的动态过程 7.9.1 线性模态法的动态分析 7.9.2 非线性动态分析 7.10 相关的abaqus的例子 7.11建议阅读的文献 小结 第8章 非线性 8.1 非线性的来源 8.1.1 材料非线性 8.1.2 边界非线性 8.1.3 几何非线性 8.2 非线性问题的求解 8.2.1 分析步、增量步和迭代步 8.2.2 abaqus/standard中的平衡迭代和收敛 8.2.3 abaqus/standard中的自动增量控制 8.3 在abaqus/cae分析中包含非线性 8.3.1 几何非线性 8.3.2 材料非线性一 8.3.3 边界非线性 8.4 例题：非线性斜板 8.4.1 修改模型 8.4.2 作业诊断 8.4.3 后处理 8.4.4 用abaqus/explicit运行分析 8.5 相关的abaqus例子 8.6 建议阅读的文献 小结 第9章 显式非线性动态分析 9.1 abaqus/explicit适用的问题类型 9.2 动力学显式有限元方法 9.2.1 显式时间积分 9.2.2 比较隐式和显式时间积分程序 9.2.3 显式时间积分方法的优越性 9.3 自动时间增量和稳定性 9.3.1 显式方法的条件稳定性 9.3.2 稳定性限制的定义 9.3.3在abaqus/explicit中的完全自动时间增量与固定时间增量 9.3.4 质量缩放以控制时间增量 9.3.5 材料对稳定极限的影响 9.3.6 网格对稳定极限的影响 9.3.7 数值不稳定性 9.4 例题：在棒中的应力波传播 9.4.1 前处理——abaqus/cae创建模型 9.4.2 后处理 9.4.3 网格对稳定时间增量和cpu时间的影响 9.4.4 材料对稳定时间增量和cpu时间的影响 9.5 动态振荡的阻尼 9.5.1 体粘性 9.5.2 粘性压力 9.5.3 材料阻尼 9.5.4 离散的减振器 9.6 能量平衡 9.6.1 能量平衡的表述 9.6.2 能量平衡的输出 9.7 d簧和减振器的潜在不稳定性 9.7.1 确定稳定时间增量 9.7.2 识别非稳定性 9.7.3 消除不稳定性 小结 第10章 材料 10.1 在abaqus中定义材料 10.2 延性金属的塑性 10.2.1 延性金属的塑性性质 10.2.2 有限变形应力和应变度量 10.2.3 在abaqus中定义塑性 10.3 d-塑性问题的单元的选取 10.4 例题2：连接不的塑性 10.4.1 修改模型 10.4.2作业监控和诊断 10.4.3 对结果进行后处理 10.4.4 在材料模型中加入硬化特性 10.4.5 运行考虑塑性硬化的分析 10.4.6 对结果进行后处理 10.5 例题：加强板承受爆炸载荷 10.5.1 前处理——用abaqus/cae创建模型 10.5.2 后处理 10.5.3 分析的回顾 10.6 超d性 10.6.1 引言 10.6.2 可压缩性 10.6.3 应变势能 10.6.4 应用试验数据定义超d性行为 10.7 例题：轴对称像胶支座 10.7.1 对称性 10.7.2 前处理——应用abaqus/cae创建模型 10.7.3 后处理 10.8 大变形的网格设计 10.9 减少体积自锁的技术 10.10 相关的abaqus例题 10.11 建议阅读的文献 小结 第11章 多步骤分析 11.1 一般分析过程 11.1.1 在一般分析步中的时间 11.1.2 在一般分析步中指定载荷 11.2 线性摄动分析 11.2.1 在线性摄动分析步中指定时间 11.2.2 在线性摄动分析步中指定载荷 11.3 例题：管道系统的振动 11.3.1 前处理——用abaqus/cae创建模型 11.3.2 对作业的监控 11.3.3 后处理 11.4 重启动分析 11.4.1 重启动和状态文件 11.4.2 重启动一个分析 11.5 例题：重启动管道的振动分析 11.5.1 创建一个重启动分析模型 11.5.2 监控作业 11.5.3 对重启动分析的结果作后处理 11.6 相关的abaqus例题 小结 第12章 接触 12.1 abaqus接触功能概述 12.2 定义接触面 12.3 接触面间的相互作用 12.3.1 接触面的法向行为 12.3.2 表面的滑动 12.3.3 摩擦模型 12.3.4 其他接触相互作用选项 12.3.5 基于表面的约束 12.4 在abaqus/standard中定义接触 12.4.1 接触相互作用 12.4.2 从属(slave)和主控（master)表面 12.4.3 小滑动与有限滑动 12.4.4 单元选择 12.4.5 接触算法 12.5 在abaqus/standard中的刚性表面模拟问题 12.6 abaqus/standard例题：凹槽成型 12.6.1 前处理——用abaqus/cae 建模 12.6.2 监视作业 12.6.3 abaqus/standard接触分析的故障检测 12.6.4 后处理 12.7 在abaqus/explicit中定义接触 12.8 abaqus/explicit建模中需要考虑的问题 12.8.1 正确定义表面 12.8.2 模型的过约束 12.8.3 网格细化 12.8.4 初始过盈接触 12.9 abaqus/explicit例题：电路板跌落试验 12.9.1 前处理——用abaqus/cae建模 12.9.2 后处理 12.10 综合例题：筒的挤压 12.10.1 前处理——用abaqus/cae创建模型 12.10.2 屈曲分析的结果 12.10.3 修改模型的创建筒的挤压分析 12.10.4 挤压分析的结果 12.11 abaqus/standard和abaqus/explicit的比较 12.12 相关的abaqus例题 12.13 建议阅读的文献 小结 第13章 abaqus/standard准静态分析 13.1 显式动态问题类比 13.2 加载速率 13.2.1 光滑幅值曲线 13.2.2 结构问题 13.2.3 金属成型问题 13.3 质量放大 13.4 能量平衡 13.5 例题：abaqus/standard凹槽成型 13.5.1 前处理——应用abaqus/standard重新运算模型 13.5.2 成型分析——尝试2 13.5.3 两次成型尝试的讨论 13.5.4 加速分析的方法 小结 下篇 abaqus应用实例 第14章 abaqus在土木工程中的应用（一） 14.1 问题描述 14.2 斜拉桥建模 14.2.1 桥塔建模 14.2.2 拉索建模 14.2.3 桥面体系 14.2.4 数值方法的选取 14.3 静力分析和施工过程仿零点 14.3.1 常规方式的静力分析 14.3.2 逐段加载 14.4 动态分析 14.4.1 模态分析 14.4.2 地震反应时程分析 第15章 abaqus在土木工程中的应用（二） 15.1 钢筋混凝土圆柱形结构的倾倒分析 15.1.1 分析模型 15.1.2 abaqus混凝土本构模型 15.1.3 混凝土中的加强筋 15.1.4 分析结果 15.2 牙轮钻砂破岩过程模拟 15.3 大型储液罐的动力分析 15.3.1 问题描述 15.3.2 储液罐有限元模型 15.3.3 附加质量公式和单元模型 15.3.4 动力响应分析过程 15.3.5动力响应分析结果与讨论 第16章 abaqus多场耦合问题工程实例 16.1 一种新型高速客车空气d簧的非线性有限元分析 16.1.1 前言 16.1.2 cad模型和abaqus有限元模型 16.1.3 空气d簧的有限元计算结果与分析 16.1.4 计算结果和分析 16.2 多场耦合问题在水坝工程中的应用两例 16.2.1 变形场——温度场——渗流场分析（thm分析）及堆石坝实例 16.2.2 掺mgo混凝土失坝的施工/运行仿真分析（tcm分析） 16.2.3 小结 16.3 复合材料层合板固化过程中的化学场、温度场耦合问题 16.3.1 前言 16.3.2 abaqus有限元模型 16.3.3 材料属性 16.3.4 初始条件和边界条件 16.3.5 用户子程序 16.3.6 结果与分析 第17章 abaqus在焊接工业中的应用 17.1 用abaqus软件进行插销试验焊接温度场分析 17.1.1 平板焊接温度场有限元分析及实测对比 17.1.2 插销试验的温度场 17.2 焊接接头氢扩散数值模拟 17.2.1 接头扩散过程的几项基本假设 17.2.2 初始条件和边界条件 17.2.3 焊接接头 第18章 像胶超d性材料的应用实例 18.1 问题简介 18.2 像胶各种本构关系模型 18.2.1 超d性模型本构关系基本理论 18.2.2 各类超d性本构模型 18.2.3 小结 18.3 过盈配合平面应力正气小变形解 18.4 过盈配合平面应力下的大变形解 18.5 体积刚度及泊松比对过盈配合的影响 18.5.1 体积刚度对过盈配合的影响 18.5.2 泊松比对过盈配合的影响 第19章 abaqus用户材料子程序（umat） 19.1 引言 19.2 模型的数学描述 19.2.1 johnson-cook强化模型简介 19.2.2 率相关塑性的基本公式 19.2.3 完全隐式的应力更新算法 19.3 abaqus用户村料子程序 19.3.1 子程序概况与接口 19.3.2 编程 19.4 shpb实验的有限元模拟 19.4.1 分离式hopkinson压杆（shpb）实验 19.4.2 有限元建模 19.4.3 二维动态分析 19.4.4 三维动态分析 19.5 umat的fortran程序 19.5.1 umat 19.5.2 umatht（包含材料的热行为） 第20章 abaqus用户单元子程序（uel） 20.1 非线性索单元 20.1.1 背景 20.1.2 基本公式 20.1.3 应用举例 20.1.4 非线性索单元用户子程序 20.2 利用abaqus用户单元计算应变梯度塑性问题 20.2.1 两种应变梯度理论 20.2.2 abaqus用户单元的使用 20.2.3 有限元计算的结果

在interaction模块，special,定义crack seam,网格最好细化，用collapse element模拟singularity.这种方法可以计算J积分，应力强度因棚弊子等常用的断裂力学参数裂尖及奇异性定义在interaction-special,先定义crack,定链神族义好裂尖及方向,然后在singularity选择：midside node parameter：输入0.25,然后选Collapsed element side,duplicate nodes。 8节点单元对应(1/r) (1/r^1/2)奇异性。这里midside node parameter选0.25对应裂尖collapse成1/4节点单元。如果midside nodes不移动到1/4处,则对应(1/r)奇异性,适合perfect plasticity的情况.

网格划分：裂尖网格划分有一些技巧需要注意。

partition后先处理最外面的正方形。 先在对角线和边上布点。 记住要点constraint,然后选第三个选项do not allow the number of elements to change不准seed变化，密度可以自己调整.最里面靠近圆的正方形可以只在对角线瞎键上布点.也可以进一步分割内圆及在圆周上布点.里面裂尖周围的内圆选free mesh,element type选cps6或者cpe6，外面四边形选sweep mesh,element type选cps8或者cpe8,记住把quad下那个缩减积分的勾去掉。

· 这种方法的几个值得注意的问题。

主要是对断裂力学的理解问题。

1.为什么设置理想d塑性(epp)分析的时候得到的xx,yy方向或者最大应力值Sxx,Syy会超过材料的屈服强度Sy呢,这分析结果可能吗?

这是因为在ABAQUS中对应等于材料的屈服强度的是von Mises等效应力Se=Sy。 因此在平面应变的条件下，xx方向的应力Sxx=Sy*pi/SRQT(3)Sy,而Syy=Sy*(2 pi)/SRQT(3),大概是3倍的屈服应力。所以得到大于材料的屈服强度的xx及yy方向应力是正常的。

2.为什么设置collapse element的时候对d性分析在中间就一个点而要把单元边上的中点移到1/4处，但d塑性分析却要在中间设置一圈点并且保持单元边上的中点位置不变呢?

这个其实不是随便定的，在有限元中分析裂纹时。

对d性分析需要模拟裂尖1/SQRT(r)的奇异性，这样在把单元边上的中点移到1/4处后计算出来的等参单元拉格郎日型函数对应的u field正好包含1/SQRT(r)项，事实上这一方法在断裂力学的数值模拟发展史上是很巧妙的一个发现。

至今仍然被广泛采用。至于理想d塑性分析需要模拟裂尖1/r的奇异性,这样大家都知道在把单元边上的点放在到1/2处后计算出来的正常的等参单元拉格郎日型函数对应的u field包含1/r项,可以模拟d塑性分析需要的裂尖1/r的奇异性。所以在看似动手点几下就能实现的分析模式后面有很清楚漂亮的理论作支持

也可以使用python控制seam尺寸,然后移动partition和网格。

· 还有就是比较新的cohesive element单元。我仔细读了ABAQUS cohesive element的理论帮助，个人意见ABAQUS的cohesive element采用的是广泛应用于混凝土的类似fictitious crack的方法。只考虑了Dugdale-Barenblatt energy mechanism。这其中softening law的影响是非常重要的。但ABAUQS似乎只提供了linear或者exponential的softening law，复杂的本构关系还需要另想办法。至于基于Griffith-Irwin energy dissipation mechanism的J-integral值可以在LEFM分析中单独算。(ABAQUS用的是Suo Zhigang和Hutchinson在1990一篇论文中提出的方,目前cohesive fracture mechnics已经被应用于各种材料。不过在使用到纳米或者更小数量级的研究中碰到了不少问题。

可能需要结合位错和分子动力学的一些理论。现有的cohesive element单元需要定义damage initiation和evolution的准则，softening准则目前好像只有linear和exponential。但对一般材料也够用了。然后通过设置后处理display group可以看到裂纹扩展情况。裂纹扩展不是ABAQUS的强项，目前比较方便的只能用cohesive element。做过几个模型效果还可以，但对应的参数需要一定的实验数据支持。

否则做出来了也不知道对不对。要注意geometric thickness和constitutive thickness；material stiffness和interfacial stiffness的区别以及厚度与精度的影响。Cohesive element的核心主要是TS-Law，无论里面的数据如何选取。

厚度如何变化，cohesive element的表现取决于TS-Law的定义。具体dava的popo10已经给过详细的解释的讨论。

可以搜索他们的帖子。如图是我做的3d cohesive element interfacial crack的例子。 另外自己可以编写cohesive Uel,以便更加灵活的定义cohesive element的T-S law,也有不少人做过,基本流程如下。

Abquas可以做3d裂纹扩展，不能作mode III的裂纹扩展，因为理论上没有mode III的裂纹扩展准则。三维的断裂力学准测，MODE I本身就是1D问题没什么好说的，MODE II已经解决咯，你可以用subroutine写进去。而MODE III的断裂界面有分层问题，目前没有任何人给出合理解释，因为MODE III本身是全三维问题，原有的断裂力学的准则，必须引入新的一个新的尺度参数，但是还没有接过，所以abaqus也是没有的，这abaqus也是承认的。用coh模拟裂纹扩展，也是要大体上了解可能产生crack的位置和它将会扩展的路线。理论上cohesive zone model可以解决更广泛的问题，abaqus6.5版本开始引进的cohesive element，开发进一步的应用可能需要一段时间。

至于2D是三个类型都有的,这是abaqus手册原话：

Crack propagation: The crack propagation capability allows quasi-static crack growth along predefined paths to be studied in two-dimensional cases (“Crack propagation analysis,” Section 11.4.3). Cracks debond along user-defined surfaces. Three crack propagation criteria are available, and multiple cracks can be included in the analysis. Contour integrals can be requested in crack propagation problems.

基本思想就是：部分或全部cohesive单元沾合成一个断裂模型，因为裂纹驱动机制，比如体积应变之类。 沾合的模型就没有了制定路径，体积应变的驱动机制受到3咯方向主应变影响，则体积应变分布就比应力分布相对复杂，随机性就自然孕育其中。这样的样基本思想实在abaqus的动态断裂模拟下完成的，动态断裂的应力波扰动也会影响到驱动机制。

---