Comsol和Abaqus UMAT联合搞事情！不看后悔系列！！！
•对UMAT4COMSOL进行了广泛的描述，并提供了使用说明。
摘要
作者提出了一个包装程序，允许Abaqus用户材料子程序（UMATs）在COMSOL Multiphysics软件中用作外部素材库。用C语言编写的包装程序通过一致的变量转换将COMSOL的外部材料子程序输入和输出转换为Fortran编码的Abaqus UMAT输入和输出。这极大地促进了采用固体力学界在过去几十年中开发的先进材料模型进行多物理耦合研究。作者通过在弹塑性、超弹性和晶体塑性领域进行数值实验来证明UMAT4COMSOL的潜力。
简而言之，就是Abaqus有材料，COMSOL有多物理场，二者强强联手！
引言
耦合连续固体中的多种物理现象是一个主要的研究焦点。在惰性环境中，结构和工业部件的机械性能相对较好理解，但材料-环境相互作用带来了挑战。
氢脆、腐蚀和氧化辅助疲劳等多物理结构完整性问题继续挑战着科学家和工程师。预测这些结构完整性问题需要将最先进的材料模型与描述化学、电学和热学现象的方程结合起来。
此外，许多现代设备和概念涉及多物理环境和机械负载，这些环境和负载要么是外部施加的，要么是由热膨胀、化学应变或磁力等其他物理现象引起的。举几个例子，包括锂离子电池、水凝胶、磁流变弹性体以及压电和压阻材料。
因此，迫切需要开发用于表征多物理环境中材料耦合行为的计算工具。
Abaqus和COMSOL分别是材料建模和多物理模拟最流行的有限元软件包。几十年来，固体力学界已经开发了Abaqus用户材料子程序(UMATs)，以数值实现新的和先进的材料模型；例如，在超弹性、弹塑性、损伤和晶体塑性的背景下。
Abaqus UMAT子程序是Fortran代码，描述小应变或有限应变惯例下的本构材料行为。另一方面，COMSOL因其处理偏微分方程耦合系统的能力而脱颖而出，其内置的多个物理模块涵盖了化学、流体流动、传热、电磁学、结构力学和声学等学科的大多数物理现象。鉴于人们对多物理环境中的材料问题越来越感兴趣，将这两种工具结合起来会有很大的好处。
然而，COMSOL材料库目前不支持自动使用Abaqus UMAT子程序作为材料模型。COMSOL中可用的素材要么是内置的，要么可以用C语言编程为用户自定义的外部素材库。
因此，作者的目标是开发和共享一个包装程序，它可以利用预编程的Abaqus UMAT材料模型，并使它们能够用作COMSOL中的外部素材库。考虑了小应变和有限应变，提供了一个通用框架，可以利用Abaqus UMATs在材料模型开发方面的优势，同时还可以利用COMSOL的多功能性进行多物理模拟。
UMAT4COMSOL的流程图
结果展示
弹塑性开孔板的力学响应：等效塑性应变的等值线图。结果：（a）Abaqus，使用弹塑性UMAT；和（b）COMSOL，使用相同的UMAT和UMAT4COMSOL。变形被缩放了20倍。
扭曲的新虎克式立方体的力学响应：位移场大小的等高线图(L2范数)。结果：(a) Abaqus，使用非线性超弹性UMAT；(b) COMSOL，使用相同的UMAT和UMAT4COMSOL。
基于晶体塑性的多晶变形预测：von Mises应力等值线图（单位：GPa）。结果:（a）在Abaqus中使用晶体塑性UMAT；（b）在COMSOL中使用相同的UMAT和UMAT4COMSOL。变形被缩放了5倍。
使用UMAT4COMSOL深入了解暴露在含氢环境中的单晶的耦合变形-扩散行为。接近裂纹尖端的轮廓:（a）晶格浓度，（b）流体静力应力，（c）等效塑性应变，变形比例为10倍，子图（d）显示了由于施加的载荷和时间导致的裂纹尖端前方分布的定量变化。
结论
作者介绍了UMAT4COMSOL，这是一个新的包装程序，它将COMSOL C编码的外部素材库与Abaqus Fortran编码的用户材料（UMAT）子程序连接起来。这使得固体力学界通过Abaqus UMAT子程序开发和实现的先进材料模型能够进入COMSOL的多物理环境。因此，UMAT4COMSOL能够结合先进的多物理和材料建模工具，以预测锂离子电池的退化、金属腐蚀和高温合金氧化等。
通过解决三个特别相关的案例研究来验证其框架并展示其潜力:（I）带孔板的弹塑性行为，（ii）扭曲立方体的有限应变非线性超弹性变形，以及（iii）基于晶体塑性的多晶固体微观和宏观变形预测。
结果表明，使用COMSOL和UMAT4COMSOL获得的预测结果与使用Abaqus和相关的UMAT子程序获得的预测结果相同。此外，尽管每个求解器的特征不同，收敛速度也表现出显著的一致性。
为了进一步突出UMAT4COMSOL的潜力，使用晶体塑性UMAT子程序和COMSOL的多物理功能模拟了暴露在含氢环境中的单晶的耦合变形-扩散行为。这种分析强调了所展示的包装程序有助于扩展材料和耦合多物理场建模的能力。
作者也开源这个包装程序：
此外，作者还分享许多案例模型，绝对的福利，感兴趣的同志不要错过啊！
打开其中一个含COMSOL的文件是这样的
里面有模型！！！
啥也不说了，让我们一起感谢作者！！！感谢科研路上的恩人！！！
学习方法：善于追踪最新的文献，对文献的搜索很重要！说不定哪天遇到一个大善人发表了一篇文章，一下就解决了困惑许久的问题！
