基於ABAQUS的有限元子程序開發及應用（簡體書）

本書系統介紹了基於ABAQUS的有限元用戶子程序開發和應用，可為有需要的科研人員和工程技術人員提供快速掌握較複雜有限元程序開發和仿真分析的實用工具和資料。全書分為兩部分，分別是基於 ABAQUS的用戶子程序基礎、有限元子程序開發進階。第二部分（第1~8章）介紹了有限元子程序開發的基本過程、Fortran的基本語法和常用到的用戶子程序的接口及應用案例；第二部分（第9~14章）介紹了較為複雜的大型有限元子程序開發的方法和子程序開發中的一些高級功能，並且涵蓋有目前計算斷裂力學、多孔介質材料、衝擊動力學的學術研究前沿。此外，書中提供了大量有限元算例、模型和子程序代碼的源文件，可供讀者學習和進一步開發、改進。
本書適用於有限元計算軟件的中高級用戶和科研工作者，以及相關專業的高年級本科生、研究生。

部分　基於ABAQUS的有限元子程序基礎

第1章　ABAQUS用戶子程序概覽 003

1.1　Abaqus/Standard中的用戶子程序 003

1.2　開始使用ABAQUS用戶子程序 004

1.2.1　ABAQUS用戶子程序的配置方法 004

1.2.2　在模型中使用ABAQUS用戶子程序 005

1.2.3　在一個模型中使用多個用戶子程序 00

1.2.4　編譯和鏈接用戶子程序 006

1.2.5　在子程序裡輸出結果文件 00

1.3　編程技巧和一些好的編程習慣 008

1.4　解依賴的狀態變量 009

1.5　用戶子程序的調試方法 011

1.5.1　通過交互界面調試子程序 01

1.5.2　通過輸出變量值調試子程序 01

1.6　用戶子程序的C/C＋＋語言接口 014

第2章　Fortran語言的基本語法 016

2.1　一個簡單的Fortran語言程序 016

2.2　Fortran語言的基礎知識 017

2.2.1　基本字符集 01

2.2.2　標識符 0

2.2.3　關鍵字 01

2 .3　數據類型和運算符 018

2.3.1　基本的數據類型 01

2.3.2　運算符 02

2.3.3　運算符的優先級 02

2.4　條件語句和循環語句 02

2.4.1　條件語句 02

2.4.2　循環語句 02

2.5　向量和矩陣乘法函數 032

2.5.1　向量點積運算實例 03

2.5.2　矩陣乘法運算實例 03

2.6　文件的操作 034

2.6.1　打開和關閉文件 03

2.6.2　讀取和寫入文件 03

第3章　用戶子程序DFLUX及其應用 038

3.1　用戶子程序DFLUX簡介 038

3.2　用用戶子程序DFLUX求解熱傳導問題 039

3.2.1　熱傳導問題描述 03

3.2.2　複雜邊界下熱傳導問題的解析解 03

3.2.3　用戶子程序DFLUX實現複雜熱傳導邊界 039

3.3　用用戶子程序DFLUX求解質量擴散問題 042

3.3.1　質量擴散問題描述 04

3.3.2　複雜邊界下質量擴散問題的解析解 04

3.3.3　用戶子程序DFLUX實現複雜的質量擴散邊界 043

第4章　用戶載荷子程序(V)DLOAD和UTRACLOAD045

4.1　用戶載荷子程序概述 045

4.2　用戶載荷子程序DLOAD的接口及應用 047

4.2.1　用戶載荷子程序DLOAD的接口 047

4.2.2　黏彈性火箭筒的響應 04

4.2.3　非對稱壓力載荷的實現 05

4.3　用戶載荷子程序VDLOAD的接口及應用 053

4.3.1　用戶載荷子程序VDLOAD的接口 05

4.3.2　黏彈性火箭筒的顯式分析 05

4.4　用戶載荷子程序 UTRACLOAD的接口及應用 056

4.4.1　用戶載荷子程序 UTRACLOAD的接口 056

4.4.2　懸臂梁在複雜載荷下的彎曲 0

第5章　用戶材料子程序UMAT和VUMAT 061

5.1　用戶材料子程序概述 061

5.1.1　編寫 UMAT或VUMAT的步驟 061

5.1.2　編寫 UMAT或VUMAT的注意事項 061

5.1.3　用戶材料子程序 UMAT和 VUMAT的接口 062

5.1.4　UMAT和VUMAT中的一些慣例 066

5.1.5　時間積分方法 06

5.1.6　計算一致雅可比矩陣 06

5.1.7　超彈性本構方程 (Hyperelastic)068

5.2　UMAT和 VUMAT中的客觀率 068

5.2.1　有限剪切問題的理論解 0

5.2.2　用 UMAT實現Jaumann率 070

5.2.3　用VUMAT實現GreenＧNaghdi率 073

5.2.4　用 UMAT實現GreenＧNaghdi率 07

5.2.5　用VUMAT實現Jaumann率 081

5.2.6　關於客觀率的一些討論 08

5.3　典型彈性材料的 UMAT和VUMAT實現 083

5.3.1　各向同性等溫彈性材料 08

5.3.2　非等溫彈性材料 08

5.3.3　NeoＧHookean超彈性材料 08

5.4　混合硬化塑性材料的 UMAT和 VUMAT實現 097

5.4.1　混合硬化塑性材料的本構方程 09

5.4.2　混合硬化塑性材料的用戶材料子程序 UMAT 099

5.4.3　混合硬化塑性材料的用戶材料子程序VUMAT 103

5.5　蠕變材料模型的VUMAT實現 107

5.5.1　蠕變材料模型概述 10

5.5.2　Abaqus/Explicit中實現 “時間硬化”蠕變本構 108

5.5.3　模型驗證 11

第6章　重定義場變量子程序USDFLD和VUSDFLD115

6.1　用戶子程序 USDFLD和 VUSDFLD概述 115

6.2　實用子程序GETVRM 和 VGETVRM 118

6.2.1　GETVRM 的使用方法 118

6.2.2　VGETVRM 的使用方法 119

6.3　用戶子程序 USDFLD的接口及應用 120

6.3.1　用戶子程序 USDFLD的接口 120

6.3.2　USDFLD模擬復合材料層合板的失效 121

6.4　用戶子程序VUSDFLD的接口及應用 127

6.4.1　用戶子程序VUSDFLD的接口 127

6.4.2　VUSDFLD模擬復合材料層合板的失效 129

第7章　用戶單元子程序UEL和VUEL 133

7.1　ABAQUS用戶單元子程序概述 133

7.2　用戶單元子程序 UEL和 UELMAT 134

7.2.1　用戶單元子程序 UEL的接口 134

7.2.2　用戶單元子程序 UELMAT的接口 135

7.3　用戶單元子程序VUEL 136

7.4　平面梁單元用戶單元子程序 UEL實例 138

7.4.1　分析目標 13

7.4.2　單元積分公式 13

7.5　平面應變單元的用戶子程序 UELMAT實例 145

7.5.1　單元描述和程序實現 14

7.5.2　彈塑性帶孔板的單軸拉伸 15

7.6　三維桁架單元的用戶單元子程序VUEL實例 155

7.6.1　三維大變形桁架單元的基本理論 15

7.6.2　有限元子程序實現 15

7.6.3　單元測試 15

第8章　其他常用的用戶子程序 161

8.1　用戶子程序FILM 161

8.1.1　用戶子程序FILM 簡介 161

8.1.2　用戶子程序FILM 的接口 161

8.1.3　用戶子程序FILM 的使用方法 162

8.1.4　平面翅片表面的輻射分析實例 166

8.2　地質力學相關的用戶子程序 166

8.2.1　石油工程中的水力壓裂問題描述 167

8.2.2　基於Cohesive的水力壓裂有限元模型 168

8.2.3　複雜地質條件和加載的子程序實現 170

8.2.4　計算結果和討論 177

……

第二部分　有限元子程序開發進階

參考文獻

附錄

索引