UMAT学习总结
UMAT学习总结知识积累和储备
在进行ABAQUS子程序UMAT的编写前，要弄清楚：ABAQUS调用UMAT子程序流程；要建立的材料模型的本构关系和屈服准则等；UMAT子程序中相关参数、以及矩阵的表达。
主要求解过程：每一个增量步开始，ABAQUS主程序在单元积分点上调用UMAT子程序，并转入应变增量、时间步长及荷载增量，同时也传入当前已知的状态的应力、应变及其他求解过程相关的变量；UMAT子程序根据本构方程求解应力增量及其他相关的变量，提供Jacobian矩阵给ABAQUS主程序以形成整体刚度矩阵；主程序结合当前荷载增量求解位移增量，继而进行平衡校核；如果不满足指定的误差，ABAQUS将进行迭代直到收敛，然后进行下一增量步的求解。
弹性力学相关知识（基本）
仿真论坛（http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=995421&highlight=UMAT）
ABAQUS二次开发版块这个人帖子结合例子，列出了弹性力学的基本公式。
UMAT变量含义
UMAT中可以得到的量 增量步开始时刻的，应力（Stress），应变（Strain）, 状态变量（Solution-dependent state variables (SDVs)）
增量步开始时刻的，应变增量（Strain increment），转角增量（Rotation increment），变形梯度（Deformation gradient）
时间总值及增量（Total and incremental values of time），温度（Temperature），用户定义场变量
材料常数，材料点的位置，特征单元长度
当前分析步，增量步
必须定义的变量 应力，状态变量，材料Jacobian矩阵（本构关系）
可以定义的变量 应变能，塑性耗能，蠕变耗能
新建议的时间增量
变量分类
UMAT中可以直接调用（Call ……）的子程序或子函数
SINV（STRESS,SINV1,SINV2,NDI,NSHR）——用于计算应力不变量。其中：SINV1=第一应力不变量；SINV2=第二应力不变量。
SPRINC（S,PS,LSTR,NDI,NSHR） ——用于计算主应力或应变值。其中：S=应力或应变张量；PS（I），I=1,2,3, 主应力或应变值；LSTR=标识，1表示S为应力张量，2表示S为应变张量。
SPRIND（S,PS,AN,LSTR,NDI,NSHR） ——用于计算主应力或应变的方向。其中：AN（K1,I），I=1,2,3,表示PS（K1）的法向的方向余弦。
ROTSIG（S,R,SPRIME,LSTR,NDI,NSHR） ——用于复原已旋转的张量。其中：R=转角矩阵；SPRIME=已旋转的应力或应变张量。XIT——用于停止分析，并关闭所有与分析相关的文件。
Variables Define
STRESS（NTENS） 该增量步开始之前的应力向量，在增量步结束之后，必须进行更新。如果指定了初始应力，则该向量在分析开始始将保持初始应力。真实Cauchy应力。 需要定义的变量，在所有分析情况下均适用。
STATEV（NSTATV） 求解过程中的状态变量的存贮向量。在该增量步开始时，用来传递状态变量，除非进行了更新（采用USDEFL或UEXPAN）。在增量步结束时，STATEV更新为结束时刻的状态变量值。STATEV的维数（NSTATV）由*DEPVAR决定。
DDSDDE（NTENS，NTENS） Jacobian矩阵，即本构关系矩阵。?σ/?ε。除非声明采用非对称方程求解，否则均为对称矩阵DDSDDE(i, j)。
S SE、SPD、SCD 弹性应变能、塑性耗能、徐（蠕）变耗能。在该增量步结束时进行更新，并在下一增量步开始时进行传递。这些能量参数对于求解结果不起作用，除非结果采用能量形式输出。
RPL 该增量步结束时，由于材料的力学作工而产生的体积发热量。 只用于完全耦合的温度－应力分析
DDSDDT（NTENS） 与温度想对应的应力增量的变化量
DRPLDE（NTENS） 与应变增量相对应的体积发热量（RPL）的变化量
DRPLDT（NTENS） 与温度相对应的体积发热量（RPL）的变化量
STRAIN（NTENS） 该增量步开始之前的总应变向量。如果考虑了热膨胀效应，那么STRAIN仅为力学应变（即已经在总应变中减去了热膨胀得到的温度应变）。这些应变在输出结果中以“弹性”应变给出。 信息传递变量
DSTRAIN（NTENS） 应变增量向量。如果考虑了热膨胀应变，则仅表示力学应变增量。
TIME（1）
TIME（2） 当前分析步开始时刻的，时间步的值。
当前分析步开始时刻的，总时间的值。
DTIME 该增量步的时间增量
TEMP 当前增量步开始时刻的温度
DTEMP 该增量步的温度增量
PREDEF 在当前增量步开始时刻的，预定义的场变量（基于读入的节点值）的内插值向量。
DPRED 预定义的场变量的增量向量
CMNAME 用户定义的材料名。由于ABAQUS内部的一些给定材料是以“ABQ_”作为材料名，因此应尽量不采用“ABQ_”作为CMNAME的名称。
NDI 该点的直接应力分量的个数
NSHR 该点的工程剪应力分量的个数
NTENS 应力或应变向量的维数，等于NDI +NSHR。
NSTATV 求解过程中的状态变量的个数，与材料类型匹配。
PROPS（NPROPS） 用户定义的材料常数
NPROPS 用户定义的材料常数的个数
COORDS 该点的坐标向量。如果在当前分析步中没有考虑几何非线性，COORDS就等于当前坐标系下的向量。否则，COORDS为最开始的坐标向量 信息传递变量
DROT（3，3） 转角增量矩阵。代表了刚体的基本坐标系中的转角增量（该基本坐标系就是应力、应变向量存储时的坐标系）。用于用户定义子程序中的向量或矢量状态变量的转角处理，而应力及应变向量在UMAT调用之前已经进行了转角处理。在小位移分析中，该矩阵是一个单位矩阵；在大位移分析中，如果该材料点的基本坐标系随着材料坐标系转动（如壳单元或采用了局部转角坐标时），该矩阵亦是一个单位矩阵。
PNEWDT 建议的新时间增量与原时间增量（DTIME）之间的比值大小。该变量允许用户在ABAQUS/Standard中输入自动时间增量的计算法则（如果设置了自动时间增量）。对于ABAQUS/Standard的准静态分析中的自动时间增量（基于标准蠕变率积分技术），不允许在UMAT中控制。
在每一次调用UMAT前，PNEWDT被设置为一个足够大的值。
如果没有选择自动时间增量方法，大于1.0的PNEWDT值将被忽略，而起作用的仅是当小于1.0的PNEWDT值时。 能够更新的变量
CELENT 特征单元长度。 信息传递变量
DFGRD0（3，3） 该增量步开始时刻的变形梯度向量。
DFGRD1（3，3） 该增量步结束时刻的变形梯度向量。如果在分析步中未考虑几何非线性，则该向量为零。
NOEL 单元的个数
NPT 积分点的个数 信息传递变量
LAYER 层的个数（用于复合材料的壳单元，及层结构固体单元）
KSPT 当前层的截面点的个数
KSTEP 分析步的个数
KINC 增量步的个数
UMAT程序编写
相对于材料本构关系的推导验证，子程序的编写是相对简单的，在理清了ABAQUS-UMAT变量的含义和材料的本构关系的前提下，再多看几个UAMT例子，就可以试着自己写UMAT了。我的经验是一定要把流程图画出来，根据材料的本构关系的推导公式来写UMAT程序。
程序的验证需要耐心，用简单的模型验证， 多看.dat和.msg文件。即使UMAT程序没有问题，也可能出错，这时就要认真看本构推导公式，并和程序中的变量一一对应。
UMAT子程序中最重要也是最难的是材料的本构关系的推导！
沙发？先占位学习！ 谢谢！:) 好帖子啊 谢谢 学习了 你好，在ABAQUS User's Manual**别建议进行单元测试，对单元分别进行单轴拉伸、压缩及纯剪条件下的计算，请问单元所受的应力，应该依据什么确定？ 赞+++++啊！ 看来楼主这方面强人啊 大侠，问你一个问题，我也在做umat，在umat中要调用AHARD，看了一些列子 ，就是不是很明白在子程序中AHARD中大家引用的 TABLE，是什么意思 TABLE指代的是那里的数据 leevis 发表于 2013-4-2 15:20 static/image/common/back.gif
大侠，问你一个问题，我也在做umat，在umat中要调用AHARD，看了一些列子 ，就是不是很明白在子程序中AHARD ...
Mises各向同性的子程序中,调用硬化曲线函数中的Table(2,nvalue)这个二维数
值保存是应力应变曲线的数据 leevis 发表于 2013-4-2 15:20 static/image/common/back.gif
大侠，问你一个问题，我也在做umat，在umat中要调用AHARD，看了一些列子 ，就是不是很明白在子程序中AHARD ...
CALL HARDSUB(SYIEL0,HARD,EQPLAS,PROPS(3),NVALUE)
。。。。。。
SUBROUTINE HARDSUB(SYIELD,HARD,EQPLAS,TABLE,NVALUE)
你可能没有理解这个程序的结构，HARDSUB（）是一个子程序，不是主程序，主UMAT程序调用HARDSUB（）。程序中的table只在子程序中起作用，而在主程序中，table被赋值给PROPS(3)。 飞翔的fresh 发表于 2013-4-2 20:40 static/image/common/back.gif
CALL HARDSUB(SYIEL0,HARD,EQPLAS,PROPS(3),NVALUE)
。。。。。。
SUBROUTINE HARDSUB(SYIELD,HARD,EQP ...
不好意思在问你一句，比如说在子程序中，A=TABLE(1)，B=TABLE(2),是不是说吧table（1）赋值给A,但是table（1）指代的是什么数据 飞翔的fresh 发表于 2013-4-2 20:40 static/image/common/back.gif
CALL HARDSUB(SYIEL0,HARD,EQPLAS,PROPS(3),NVALUE)
。。。。。。
SUBROUTINE HARDSUB(SYIELD,HARD,EQP ...
把props(3)的地址传给table的首地址，table数组的内容是：
好贴 ,学习了 大哥，问你一个问题，我编写了一个含损伤弹性本构方程，没考虑塑性，这样材料是非线性的，应该是按照UMAT的一般编写步鄹就可以计算了，可是结果很奇怪，应力应变关系还是直线，是怎么回事啊 不错不错 作为基础很好的 :)学习了。谢谢楼主 可以用到感谢楼主 好帖。。。顶起 最喜欢看心得体会 谢谢楼主分享
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