abaqus与（焊接）子程序的那些事

序言

“我们知道，如果在三个月内交付不了代码，我们就拿不到一分钱”Bengt说，“那是一次很大的鞭策！”他们按时交付了15000行的FORTRAN代码，包含四种单元：beam、gap、truss和SPHEX，用来模拟热膨胀、蠕变、以及燃料棒和约束装置中金属的辐射溶胀。

这是1978年abaqus成立后的首个大单，也是abaqus能发展到现在的关键大单。从Bengt的话语中我们不难推断，早期的abaqus就是基于fortran开发的，所以abaqus在对外留有丰富的接口，具有很强的扩展性。尤其是对Fortran的接口非常多，这也是abaqus逐渐成为各高校和企业所关注和喜爱的原因。现在，我们在abaqus中广泛使用的子程序，大多是Fortran子程序，今天我们就来聊下它们之间的个故事。

一、Abaqus与fortran的关系

上文虽然简单的描述了下abaqus和fortran的历史渊源，但是在使用的时候这个是不够的。他们之间的逻辑关系如下图：

图1.1 abaqus与fortran关系图

如图1.1，首先Fortran不能单独存在，他必须存在于一个平台上，这个平台就是Microsoft visual Studio。因此一旦我们使用了子程序，就必须需要再装两个软件。加上abaqus，这三个软件在安装的时候 有些注意事项：

1.1、abaqus安装

在安装abaqus的时候，尤其是新版本，必须安装 CAAAPI组件。如图1.2。只有安装了开发组件，才能够实现和fortran的交互。如果不需要使用子程序，这个模块就不用安装。不过还是推荐安装。

图 1.2 安装示意图

1.2、fortran和visual Studio的版本

这个问题非常重要。通常来说，版本的高低推荐abaqus>Fortran>visual Studio。举例来说，abaqus使用2020版本，Fortran推荐使用2019，visual Studio推荐使用2017。大小顺序不能搞反，代差也不能过大。推荐代差不要大于4代。

1.3、fortran的集成

Fortran的集成其实没有想象的那么复杂，总结起来有三个要素：

a.visual Studio 正常安装，可以运行

b.Fortran 正常安装，可以运行

c.Abaqus 开发库正常安装

这三个要素如果没有问题，按照说明集成一般不会有什么事。所以在安装每一个软件的时候一定要注意报错信息。

二、FORTRAN语法

Fortran是一门专门计算的软件，在使用的过程中其实并不难。对于FORTRAN，我们需要掌握这么几点就可以进行子程序编辑了

图2.1 fortran的关键要素

其中最核心的内容就是表达式，其余的和其他语言程序差异不大。在表达式里面，共包含了四种，分别是算术表达式、逻辑表达式、关系表达式、逻辑表达式和字符表达式。

图2.2  fortran的表达式

在使用的时候一定要注意。常见的使用如：

例1：3 5-6.0*8.5/4**2 sin(x)  → 3 5-6.0×8.5÷42＋sinx

例2：x y>15.4  →  x y.gt.15.4

例3：5≤k≤10   →  k.ge.5.and.k.le.10

例4：'HE'//'LLO'  →  ‘HELLO'

三、焊接子程序

Abaqus支持的子程序有几十种之多，包含各个领域。其中用于焊接的子程序DFLUX是使用频率最高的几种之一。

图3.1  DFLUX的主要格式

其中核心的是DLFUX（1）和DLFUX（1）。帮助文档的原文解释摘录如下：

FLUX(1) will be passed into the routine as the magnitude of the flux specified as part of the element-based or surface-based flux definition. If the magnitude is not defined, FLUX(1) will be passed in as zero.

FLUX(2) ：In heat transfer cases: , the rate of change of the flux with respect to the temperature at this point.

简而言之，FLUX(1)解决的是热通量，FLUX(2)解决的是温度。在焊接仿真中，FLUX(1)应用更为广阔。

下图是一个常见的焊接子程序，使用的是双椭球热源。

图3.2 平板对接焊的子程序