UEL单元开发（1）——二维弹簧单元

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终于对UEL下手了！

UEL（Uer Element）是Abaqus众多子程序中最复杂的其中之一（另一个当然是Umat啦~），本篇文章将带着大家从理论到代码，step-by-step编写最简单的二维线性弹簧单元，并与Abaqus自带的弹簧单元做对比，验证代码的正确性。

图1 弹簧单元的节点位移及节点力

理论公式：

节点力和节点位移关系如下：

K为弹簧刚度系数。

用矩阵表示：

即F=KU,

Abqus在进行迭代求解的过程中，每一个分析步的平衡方程为

式中，P为外力矢量，被Abaqus放在数组RHS中。在迭代法求解的过程中，令

式中，R为残余力矢量，问题转化为求解R=0.

UEL讲解

将数据初始化：

      do 5 k1=1,4      RHS(k1,NRHS)=0      do 5 k2=1,4      AMATRX(k2,k1)=0    5 continue

读入弹簧刚度系数K_x，K_y

STX=PROPS(1)STY=PROPS(2)

建立弹簧的刚度矩阵K，即应用上述矩阵

AMATRX(1,1)=STXAMATRX(1,3)AMATRX(2,2)AMATRX(2,4)AMATRX(3,1)AMATRX(3,3)AMATRX(4,2)AMATRX(4,4)=STY

节点矢量更新，

      do 85 K1=1,4      FORCE(K1)=0      DO 80 K2=1,4      FORCE(K1)=FORCE(K1)+AMATRX(K1,K2)*U(K2)  80  continue      RHS(K1,1)=RHS(K1,1)-FORCE(K1)  85  continue

计算节点间的相对位移和弹簧力，并输出给内部变量SVARS，在.dat文件中生成。

      SVARS(1)=U(1)-U(3)      SVARS(2)=U(2)-U(4)      SVARS(3)=STX*SVARS(1)      SVARS(4)=STY*SVARS(2)

注：要在inp中加入如下（官方规定），详情请点击：http://wufengyun.com:888/books/sub/default.htm

*USER ELEMENT, NODES=2, TYPE=U1, PROPERTIES=3, COORDINATES=2, VARIABLES=41,2*ELEMENT, TYPE=U1, ELSET=SP1001, 64,44*UEL PROPERTY, ELSET=SP10.0, 20.0

完整inp及for文件请在后台内回复：线性弹簧，即可自动获取

例：在节点44、64之间设置ABAQUS标准弹簧。

图2 Abaqus标准弹簧单元结果变形图

Dat文件输出结果：

图3 UEL弹簧单元结果变形图

Dat文件输出：

两者结果一致，程序正确。

注意：UEL单元不能像在变形图中显现出来，只能看到云图值。

今天的学习就到此结束啦，期待下次再见哦~

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来源：易木木响叮当

Abaqus 理论

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首次发布时间：2023-06-01