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一种新思路用于实现ABAQUS用户自定义单元

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概述

       

一种新思路用于实现ABAQUS自定义单元,不需要在INP文件中采用“USER ELEMENT”等关键字定义单元,更重要的是,也不需要在UEL接口中进行繁琐的FORTRAN编程,只需要在INP文件中直接导入相应的矩阵即可。目前这种自定义单元适用的计算有:static, frequency extraction, modal dynamic, mode-based steady-state dynamics, complex eigenvalue extraction, and subspace-based steady-state dynamics。更多的功能还在探索之中。

这种自定义单元方式为多种CAE软件协同二次开发提供了一种可能,众所周知,ABAQUS的非线性方程组求解能力是行业翘楚,这时候如果能得到描述方程组的关键矩阵,可直接导入。

如固体力学的运动方程中的KK、MM和CC,直接导入ABAQUS便可以求解,相较于UEL二次开发,该方法节省了向ABAQUS主程序输出关键矩阵的编程工作,至于 KK、MM和CC,可以自己采用高级语言编程生成,也可以从其他软件中导出。

再比如,COMSOL以其多场耦合计算功能著称,采用该方法就可以将COMSOl的多场耦合功能与ABAQUS结合, 本质是数学中的方程组求解 。

这种技术可用于解决用户自定义单元在ABAUS中无法可视化的问题 。用户自定义单元的可视化,要么是将数据导出到第三方软件进行处理,要么是采用UMAT套一层单元进行可视化,这两种方法都需要大量的编程工作,采用该技术可避免上述工作。

下面以一个悬臂端受切向力作用为例,讲解实现方法:

模型信息说明

     

模型尺寸为10x10x10,弹性模量1e10,密度2400,泊松比0.24,一端完全固定,另一端受切向力作用,切向力以节点集 合的形式添加,力幅为100,边界条件和荷载示意图为:

   

设置两种工况:

1、ABAQUS的C3D8单元计算。

2、采用新型自定义单元,新型自定义单元的刚度矩阵和质量矩阵采用MATLAB自编程序,然后输出ABAQUS可以识别的外部文件形式,并手动修改INP文件。

INP文件的具体修改说明

       

1、删除INP中的PART ASSEMBLY等关键词,不采用PART建模方式

2、添加如下关键字

3、将属性修改为极小值

*MATRIX INPUT,NAME=kk,INPUT=kk.txt,TYPE=UNSYMMETRIC 

*MATRIX INPUT,NAME=mm,INPUT=mm.txt,TYPE=UNSYMMETRIC

*MATRIX ASSEMBLE,STIFFNESS=kk*MATRIX ASSEMBLE,mass=mm

计算结果

       

加载向位移云图对比如下

   

第一主应变云图对比如下

   

加载向支反力云图对比如下:

   
     
     


来源:有限元先生
ACTAbaqusComsol非线性二次开发其他软件MATLAB
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首次发布时间:2024-09-29
最近编辑:2月前
外太空土豆儿
硕士 我们穷极一生,究竟在追寻什么?
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1)*(1-G)*(1+R)ELSEIF(NINDEX.EQ.17)THENPH=0.25*(1-R)*(1+R)*(1-G)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.18)THENPH=0.25*(1-R)*(1+R)*(1+G)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.19)THENPH=0.25*(1-R)*(1+R)*(1+G)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.20)THENPH=0.25*(1-R)*(1+R)*(1-G)*(1)ENDIFRETURNEND!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!形函数对局部坐标R的导数SUBROUTINENPR(PR,G,H,R,NINDEX)DOUBLEPRECISIONG,H,R,PRINTEGERNINDEXIF(NINDEX.EQ.1)THENPR=-0.125*(1-G)*(1-H)*(-1)*(2+G+H+R)1-0.125*(1-G)*(1-H)*(1-R)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.2)THENPR=-0.125*(1+G)*(1-H)*(-1)*(2-G+H+R)1-0.125*(1+G)*(1-H)*(1-R)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.3)THENPR=-0.125*(1+G)*(1+H)*(-1)*(2-G-H+R)1-0.125*(1+G)*(1+H)*(1-R)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.4)THENPR=-0.125*(1-G)*(1+H)*(-1)*(2+G-H+R)1-0.125*(1-G)*(1+H)*(1-R)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.5)THENPR=-0.125*(1-G)*(1-H)*(1)*(2+G+H-R)1-0.125*(1-G)*(1-H)*(1+R)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.6)THENPR=-0.125*(1+G)*(1-H)*(1)*(2-G+H-R)1-0.125*(1+G)*(1-H)*(1+R)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.7)THENPR=-0.125*(1+G)*(1+H)*(1)*(2-G-H-R)1-0.125*(1+G)*(1+H)*(1+R)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.8)THENPR=-0.125*(1-G)*(1+H)*(1)*(2+G-H-R)1-0.125*(1-G)*(1+H)*(1+R)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.9)THENPR=0.25*(1-G)*(1+G)*(1-H)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.10)THENPR=0.25*(1-H)*(1+H)*(1+G)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.11)THENPR=0.25*(1-G)*(1+G)*(1+H)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.12)THENPR=0.25*(1-H)*(1+H)*(1-G)*(-1)ELSEIF(NINDEX.EQ.13)THENPR=0.25*(1-G)*(1+G)*(1-H)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.14)THENPR=0.25*(1-H)*(1+H)*(1+G)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.15)THENPR=0.25*(1-G)*(1+G)*(1+H)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.16)THENPR=0.25*(1-H)*(1+H)*(1-G)*(1)ELSEIF(NINDEX.EQ.17)THENPR=0.25*(-1)*(1+R)*(1-G)*(1-H)1+0.25*(1-R)*(1)*(1-G)*(1-H)ELSEIF(NINDEX.EQ.18)THENPR=0.25*(-1)*(1+R)*(1+G)*(1-H)1+0.25*(1-R)*(1)*(1+G)*(1-H)ELSEIF(NINDEX.EQ.19)THENPR=0.25*(-1)*(1+R)*(1+G)*(1+H)1+0.25*(1-R)*(1)*(1+G)*(1+H)ELSEIF(NINDEX.EQ.20)THENPR=0.25*(-1)*(1+R)*(1-G)*(1+H)1+0.25*(1-R)*(1)*(1-G)*(1+H)ENDIFRETURNEND来源:有限元先生

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