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玩具制造仿真软件:SIMULIA二次开发_(18).用户自定义材料模型.docx

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用户自定义材料模型

在玩具制造仿真软件中,材料模型的准确性直接影响到仿真结果的可靠性和实用性。虽然SIMULIA软件提供了一系列标准材料模型,但在某些情况下,这些标准模型可能无法完全满足特定玩具材料的力学行为需求。因此,用户自定义材料模型成为了一个重要的功能。本节将详细介绍如何在SIMULIA中实现用户自定义材料模型,包括材料模型的基本原理、实现方法和具体代码示例。

材料模型的基本原理

材料模型描述了材料在受力条件下的变形和破坏行为。在SIMULIA中,用户自定义材料模型通常需要通过编写用户子程序(UserSubroutine)来实现。用户子程序是一种Fortran或C++代码,可以在仿真过程中动态地计算材料的响应。SIMULIA提供了多种用户子程序接口,如*USERMATERIAL、*VUMAT等,这些接口允许用户定义复杂的材料行为。

1.用户子程序的类型

SIMULIA支持多种用户子程序类型,主要包括:

*USERMATERIAL:用于定义材料的应力应变关系。

*VUMAT:用于定义材料的超弹性行为。

*USERSECTION:用于定义材料的截面属性。

*VUSECTION:用于定义材料的复合材料截面属性。

2.用户子程序的基本结构

用户子程序的基本结构通常包括以下部分:

声明部分:定义子程序的输入输出变量。

初始化部分:设置材料的初始状态。

计算部分:根据输入的应变和状态变量,计算输出的应力和状态变量。

输出部分:返回计算结果。

用户自定义材料模型的实现方法

1.编写用户子程序

用户子程序的编写需要遵循SIMULIA提供的接口规范。以下是一个简单的*USERMATERIAL子程序示例,用于定义一个线性弹性材料模型。

!用户自定义材料模型:线性弹性材料

!输入变量:

!DTAN-切线刚度矩阵

!STRESS-应力向量

!STATEV-状态变量向量

!STRAIN-应变向量

!TIME-时间向量

!NOEL-单元编号

!NPT-积分点编号

!KSTEP-当前步数

!KINC-当前增量数

!PROPS-材料属性向量

!NPROPS-材料属性数量

!COORD-积分点坐标

!JLTYP-积分点类型

!TEMP-温度

!DTEMP-温度变化

!PREDEF-预定义场

!NPREDEF-预定义场数量

!CMNAME-材料名称

!NDIRE-方向数量

!TREL-相对时间

!DVREL-相对时间变化

!JDT-Jacobian类型

!PERIOD-周期

SUBROUTINEUMAT(STRESS,STATEV,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,PREDEF,CMNAME,

NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORD,DROT,PNEWDT,

CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)

IMPLICITNONE

!输入变量

INTEGER::NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,NPROPS,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC

DOUBLEPRECISION::STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),DTIME,

TEMP,PREDEF(1,NPREDEF),PROPS(NPROPS),COORD(3),DROT(3,3),PNEWDT,CELENT,

DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)

!材料属性

DOUBLEPRECISION::E,NU

E=PROPS(1)!弹性模量

NU=PROPS(2)!泊松比

!切线刚度矩阵

DOUBLEPRECISION::DTAN(NTENS,NTENS)

!临时变量

DOUBLEPRECISION::STRAIN(NTENS),EPS,LAMBDA

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