UEL单元开发
ABAQUS是一款强大的非线性有限元计算软件,具有很强的可编程能力和后处理能力,在航空航天、汽车工业、电子电器及风电能源等领域具有广泛的应用。但是有些问题需要用到用户子程序开发,其中包括:(1)模拟与结构性为耦合的非结构物理过程;(2)依赖于解的载荷;(3)模拟主动控制机理等问题。例如:通过开发ABAQUS UEL单元,可以模拟新材料、新结构在磁、力、电等复合场作用下的力学行为(KimY, Yuk H, Zhao R, Chester SA, Zhao X. Printing ferromagnetic domains foruntethered fast-transforming soft materials. Nature. 2018;558(7709):274-9.)。从某一方面来将,有限元计算软件ABAQUS和分子动力学软件LAMMPS具有相似性,把计算软件当成一个非线性方程组求解器。
UEL(User definedelement)——用户自定义子单元。ABAQUSUEL和UMAT的区别:ABAQUS UEL(力学分析)核心是根据节点的位移,通过形状函数插值得到单元位移,由弹性力学的几何方程得出单元的应变。得到单元应变后,通过UMAT子程序定义单元材料的本构关系,更新单元的应力,得到单刚,最终得到单元节点位移与节点力直接的关系,完成UEL的更新。综上可知,UMAT子程序是UEL子程序的一部分。
要想进行ABAQUS UEL单元的开发,怎能够少了基本的理论基础呢,以下对有限元计算的基本过程进行简单的描述。