一套Abaqus常用子程序的二次开发和复杂应用攻略

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本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用ABAQUS软件进行静力学分析的详细建模过程，包括创建部件、材料指派、创建实例、分析步创建、定义载荷、网格划分、创建作业以及后处理。在定义载荷时，使用了用户定义的压强载荷，并通过编写子程序实现了随时间变化的载荷。文章还强调了使用子程序时需要将软件与Visual studio和intel Fortran关联。最终，通过后处理得到了应力云图和应力随时间变化的曲线，验证了变化载荷的成功引入。

当物体所受载荷是比较复杂的函数时（如与时间、位置等相关），通过界面输入的方式已经难以实现，通常便需要借助于DLOAD子程序来实现。下面将就ABAQUS软件的DLOAD子程序进行讲解和应用举例，希望通过此次讲解能够让更多的同学能够更深入理解DLOAD子程序，并掌握DLOAD子程序的使用。

一、问题描述

如下图所示的一块平板，底部固定，顶部受到随时间变化的均布压力作用。平板的长为3.0m，宽为0.1m。材料的杨氏模量为50GPa，泊松比为0.3。压力P=10*sin(t)，t为加载时间（min），加载的总时间为10min，压力的单位为MPa。需要得到在这种加载条件下，板顶部的竖向位移随时间的变化。

二、问题分析

针对上述问题，可以采用两种方式进行模拟：

（1）DLOAD子程序；

（2）设置幅值曲线。

三、DLOAD子程序

子程序的界面为：

上述程序中，已经明确指出user coding to define F，即表示需要用户自己去定义变量F的值，F的值便表示所加载的载荷大小。该数值的正负符号有明确的物理意义，对于压力，正数表示压力，负数表示拉力。也就是说只有F这个变量需要我们去定义，其它的一些变量都是输入变量，是软件传递给我们去使用的，不需要我们去定义。

子程序中的各个参数的详细意义可以参考ABAQUS帮助文档，下面对一些常涉及的变量做简要解释：

F表示分布负载的大小；
KSTEP表示分析步编号，如对于第一个分析步有KSTEP=1；
TIME(1)表示分析步时间；
TIME(2)表示当前总时间，当整个模型只有一个分析步时，则TIME(1)与TIME(2)相同；
NOEL表示单元编号；
NPT表示积分点编号；
COORDS表示积分点坐标，对于直角坐标系，COORDS（1）表示x坐标，COORDS（2）表示y坐标，COORDS（3）表示z坐标；

对于上述问题中的P=10*sin(t)，则可以直接编写如下的子程序：

程序中之所以用10.0e6是因为需要把MPa换算成Pa。将上述代码另存为test.for文件，放置于对应的文件夹下。

四、建模过程

1、创建部件

创建部件，二维平面、可变形、壳、大约尺寸10。

绘制一个对角线顶点坐标分别为（0,0）与（3,0.1）的矩形框。

点击确定，绘制出长为3.0m，宽为0.1m的矩形件。

2、创建材料并将材料界面指派给部件

创建材料如下图，杨氏模量输入50e9，泊松比输入0.3，此次模拟中整个建模以国际单位制进行，故而此时杨氏模量的单位为Pa。

点击确定，接受默认选项，创建材料material1。

创建截面，选择实体、均质；材料选择material1，接受默认选项，点击确定，创建section1成功。

将创建好的截面指派给所创建好的part-1，被正常赋予材料属性后，部件的颜色变为蓝色。

3、创建实例

创建实例从部件，部件选择part-1，实例类型选择非独立（后续划分网格需要针对部件划分网格）。

接受默认选项，创建实例。需要指出的是，ABAQUS软件的分析都是针对实例的，因此创建了部件以后，都必须将部件创建为对应的实例才能够进行分析模拟。

4、分析步创建

这个模拟加载可以看做为随时间缓慢变化，故而可以看作为静力学分析，采用静力、通用的分析步。

分析步时间设置为10，由于是静力学分析步，时间的数值并无确切含义，该时间是虚拟时间，此次模拟中对应于10min。几何非线性接受默认选项为关。如果变形较大，则需要将几何非线性的开关打开。

为了尽可能多的增加数据点，采用最大增量步时间为0.2，初始增量步时间为0.1。这样的设置，至少可以保证最少有10/0.2=50个数据点输出。

接受默认选项，创建好分析步step-1。

5、定义载荷

定义力学类别中的压强载荷。

选择顶部表面作为加载面。

分布中选择用户定义，大小那里可以不用输入。输入也不影响计算，输入数值可以用来判断正负数值的加载方向。

创建底部的固定边界条件。

创建好的边界条件如下图所示。

6、网格划分

宽度方向划分7个网格，长度方向划分100个网格，单元类型选择四面体结构、平面应变单元。

划分好的网格如下图所示。

7、创建作业

创建作业时，需要选择子程序的路径，将子程序添加进去。需要注意的是，要使用子程序，需要首先将软件和子程序环境关联。具体关联方法可以网上搜索，大概流程是安装ABAQUS软件，安装Visual studio（ABAQUS软件与Visual studio安装的先后顺序没有要求，但是intel Fortran一定要安装在Visual studio以后），安装intel Fortran，然后将ABAQUS软件与Visual studio、intel Fortran进行关联。