UMAT程序编写过程中的一点疑惑

haoyi891030 · 发表于 2013-5-31 10:10:32

最近开始做UMAT涉及到CMSG理论，本构方程如下：

跟经典J2流动理论相比，相当于塑性模量发生了变化：

因此在编写UMAT的时候，需要增加一项等效塑性应变梯度，计算方法为：

看了很多文章，在UMAT里面可以通过这样来实现：
根据同一个单元内部各个积分点上的塑性应变增量，通过形函数和差分得到等效应变梯度的增量，再累加形成总的等效应变梯度。
这个有限元的实现过程不是很懂，征求高手们提一些建议。

haoyi891030 · 发表于 2013-5-31 14:48:01

自己顶一下~

haoyi891030 · 发表于 2013-6-2 16:38:43

再顶一下，怎么通过形函数与差分得到应变梯度增量呢？各位大牛们帮忙提提意见

winnerqin · 发表于 2013-6-2 20:11:19

haoyi891030 发表于 2013-6-2 16:38
再顶一下，怎么通过形函数与差分得到应变梯度增量呢？各位大牛们帮忙提提意见 ...

这些东西一般文章里面不详细讲，因为涉及到别人不愿公开的技术问题。
这个肯定能解决，楼主自己要多下功夫~
有些东西下了费劲的功夫，最后发现做不出，你这样的情况算很好了，加油~~

haoyi891030 · 发表于 2013-6-2 22:23:43

winnerqin 发表于 2013-6-2 20:11
这些东西一般文章里面不详细讲，因为涉及到别人不愿公开的技术问题。
这个肯定能解决，楼主自己要多下功 ...

前一段时间一直在做UEL，最终还是没能做出来，因为赶着发文章老师让做个UMAT吧，也是挺遗憾的~

winnerqin · 发表于 2013-6-3 09:18:44

本帖最后由 winnerqin 于 2013-6-3 09:23 编辑

haoyi891030 发表于 2013-6-2 22:23
前一段时间一直在做UEL，最终还是没能做出来，因为赶着发文章老师让做个UMAT吧，也是挺遗憾的~ ...

记得你以前是想用UEL编MSG吧
CMSG也能体现梯度效应，只是效果应该没MSG好，加油~
CMSG有人用九积分点单元的，也有人用单积分点缩减积分单元的，我认为后者效果可能会更好
附上文章：《On an implementation of the strain gradient plasticity with linear finite elements and reduced integration》

nanjizhinan · 发表于 2013-6-3 10:22:43

本帖最后由 nanjizhinan 于 2013-6-3 11:09 编辑

非线性方程首先在节点上进行各种迭代，迭代求出节点位移增量，转换成积分点应变增量，这时候进入你的umat，用你学过的塑性理论进行应力和刚度的更新，如果你的umat计算顺利的话，插值到节点上，这样得到了单元节点上内力和单元刚度，所有单元一集成，整体迭代再次继续，一直满足迭代收敛。OK一个增量步算完了。一般人我不告诉他。版主给点积分让俺升级一下哈哈哈

kxh86 · 发表于 2013-6-3 12:34:33

nanjizhinan 发表于 2013-6-3 10:22
非线性方程首先在节点上进行各种迭代，迭代求出节点位移增量，转换成积分点应变增量，这时候进入你的umat， ...

如果能把上述文字整理成步骤详细、简单易懂、易于学习的文档或ppt的话，给一个积分不是问题。

haoyi891030 · 发表于 2013-6-3 22:56:07

winnerqin 发表于 2013-6-3 09:18
记得你以前是想用UEL编MSG吧
CMSG也能体现梯度效应，只是效果应该没MSG好，加油~
CMSG有人用九积分点单元 ...

先谢谢了，我好好看看~

haoyi891030 · 发表于 2013-6-3 23:01:34

nanjizhinan 发表于 2013-6-3 10:22
非线性方程首先在节点上进行各种迭代，迭代求出节点位移增量，转换成积分点应变增量，这时候进入你的umat， ...

UMAT也是刚开始涉及，我是这样想的，由于应变梯度中的弹性部分影响特别小，因此塑性应变梯度可以近似等于应变梯度，这样的话根据形函数与积分点位移就可以算出当前积分点的应变梯度。如果是节点的话可以直接求形函数对坐标的偏导，但是是积分点的话，暂时就不知道了。

haoyi891030 · 发表于 2013-6-4 10:01:23

本帖最后由 haoyi891030 于 2013-6-4 10:03 编辑

winnerqin 发表于 2013-6-3 09:18
记得你以前是想用UEL编MSG吧
CMSG也能体现梯度效应，只是效果应该没MSG好，加油~
CMSG有人用九积分点单元 ...

文章看过了，方法挺好的，现在还是有一个问题：下面的方程涉及到节点的塑性应变而且雅克比矩阵中也包含节点坐标，但是对于UMAT的话，只有积分点的坐标，节点坐标怎么获得呀？

UEL做MSG理论三个多月了，塑性部分一直收敛不了，是挺遗憾的，就是要毕业了，得赶紧发篇小文章，跟老师聊了聊然后该做稍微简单点的CMSG了。。。

nanjizhinan · 发表于 2013-6-4 10:15:36

haoyi891030 发表于 2013-6-3 23:01
UMAT也是刚开始涉及，我是这样想的，由于应变梯度中的弹性部分影响特别小，因此塑性应变梯度可以近似等于 ...

我想应该是这样的，你是考虑几何非线性情况下的材料非线性，umat中的变形度量是软件根据节点位移信息得出，子程序就是直接对着积分点的变形度量的变量。

winnerqin · 发表于 2013-6-4 10:50:12

本帖最后由 winnerqin 于 2013-6-4 10:52 编辑

haoyi891030 发表于 2013-6-4 10:01
文章看过了，方法挺好的，现在还是有一个问题：下面的方程涉及到节点的塑性应变而且雅克比矩阵中也包含节 ...

我传的文章，它是用UHARD和URDFIL配合实现，不是UMAT，我想UMAT也可以配合URDFIL来实现对节点信息的提取~

URDFIL: User subroutine to read the results file.

haoyi891030 · 发表于 2013-6-4 12:34:43

nanjizhinan 发表于 2013-6-4 10:15
我想应该是这样的，你是考虑几何非线性情况下的材料非线性，umat中的变形度量是软件根据节点位移信息得出 ...

变形度量好像不行，应变梯度是应变对坐标的导数~

haoyi891030 · 发表于 2013-6-4 13:40:48

winnerqin 发表于 2013-6-4 10:50
我传的文章，它是用UHARD和URDFIL配合实现，不是UMAT，我想UMAT也可以配合URDFIL来实现对节点信息的提取~
...

我试试看看，多谢~

nanjizhinan · 发表于 2013-6-4 13:53:20

haoyi891030 发表于 2013-6-4 12:34
变形度量好像不行，应变梯度是应变对坐标的导数~

你考虑过用单元子程序做了吗？

haoyi891030 · 发表于 2013-6-4 15:57:06

nanjizhinan 发表于 2013-6-4 13:53
你考虑过用单元子程序做了吗？

我以前做的UEL，做了一段时间之后一直在塑性部分不收敛，迫于年底就毕业了，得发一篇文章，因此老师说先做个UMAT发文章~挺遗憾的没做出来。。。

nanjizhinan · 发表于 2013-6-5 10:39:16

haoyi891030 发表于 2013-6-4 15:57
我以前做的UEL，做了一段时间之后一直在塑性部分不收敛，迫于年底就毕业了，得发一篇文章，因此老师说先 ...

塑性不收敛往往和两个方面有关
1、应力更新不准确
2、刚度矩阵没计算对

haoyi891030 · 发表于 2013-6-5 13:13:01

nanjizhinan 发表于 2013-6-5 10:39
塑性不收敛往往和两个方面有关
1、应力更新不准确
2、刚度矩阵没计算对 ...

对啊，我也是这样认为的，主要是现在在接着做的话已经没有时间了，要是还有一年才毕业的话，我就接着检查了，没办法，毕业要文章，就得先做个稍微简单的UMAT了，现在遇到的问题依然是，需要通过节点坐标跟形函数插值应变梯度矩阵，通过节点位移来求应变梯度，但是还不知道如何在UMAT里面得到当前积分点对应单元的节点坐标及其位移。。。

nanjizhinan · 发表于 2013-6-5 15:02:56

haoyi891030 发表于 2013-6-5 13:13
对啊，我也是这样认为的，主要是现在在接着做的话已经没有时间了，要是还有一年才毕业的话，我就接着检查 ...

场函数子程序是不是有节点为位移是否可以在umat中调用场函数子程序

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