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基于ABAQUS的有限元子程序开发及应用

基于ABAQUS的有限元子程序开发及应用

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作者: 王涛著

出版社: 北京理工大学出版社

出版时间: 2021-03

版次: 1

ISBN: 9787568296557

定价: 96.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

字数: 479.000千字

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

91人买过

本书系统介绍了基于ABAQUS的有限元用户子程序开发和应用，可为有需要的科研人员和工程技术人员提供快速掌握较复杂有限元程序开发和仿真分析的实用工具和资料。全书分为两部分，分别是基于 ABAQUS的用户子程序基础、有限元子程序开发进阶。第二部分（第1~8章）介绍了有限元子程序开发的基本过程、Fortran的基本语法和常用到的用户子程序的接口及应用案例；第二部分（第9~14章）介绍了较为复杂的大型有限元子程序开发的方法和子程序开发中的一些高级功能，并且涵盖有目前计算断裂力学、多孔介质材料、冲击动力学的学术研究前沿。此外，书中提供了大量有限元算例、模型和子程序代码的源文件，可供读者学习和进一步开发、改进。
  本书适用于有限元计算软件的中高级用户和科研工作者，以及相关专业的高年级本科生、研究生。部分　基于ABAQUS的有限元子程序基础

第1章　ABAQUS用户子程序概览  003

1.1　Abaqus/Standard中的用户子程序  003

1.2　开始使用ABAQUS用户子程序  004

1.2.1　ABAQUS用户子程序的配置方法  004

1.2.2　在模型中使用ABAQUS用户子程序  005

1.2.3　在一个模型中使用多个用户子程序  00

1.2.4　编译和链接用户子程序   006

1.2.5　在子程序里输出结果文件  00

1.3　编程技巧和一些好的编程习惯  008

1.4　解依赖的状态变量  009

1.5　用户子程序的调试方法  011

1.5.1　通过交互界面调试子程序  01

1.5.2　通过输出变量值调试子程序  01

1.6　用户子程序的C/C＋＋语言接口  014

第2章　Fortran语言的基本语法  016

2.1　一个简单的Fortran语言程序  016

2.2　Fortran语言的基础知识 017

2.2.1　基本字符集  01

2.2.2　标识符  0

2.2.3　关键字  01

2 .3　数据类型和运算符  018

2.3.1　基本的数据类型  01

2.3.2　运算符  02

2.3.3　运算符的优先级  02

2.4　条件语句和循环语句  02

2.4.1　条件语句  02

2.4.2　循环语句  02

2.5　向量和矩阵乘法函数  032

2.5.1　向量点积运算实例  03

2.5.2　矩阵乘法运算实例  03

2.6　文件的操作  034

2.6.1　打开和关闭文件  03

2.6.2　读取和写入文件  03

第3章　用户子程序DFLUX及其应用  038

3.1　用户子程序DFLUX简介  038

3.2　用用户子程序DFLUX求解热传导问题  039

3.2.1　热传导问题描述  03

3.2.2　复杂边界下热传导问题的解析解  03

3.2.3　用户子程序DFLUX实现复杂热传导边界  039

3.3　用用户子程序DFLUX求解质量扩散问题  042

3.3.1　质量扩散问题描述  04

3.3.2　复杂边界下质量扩散问题的解析解  04

3.3.3　用户子程序DFLUX实现复杂的质量扩散边界  043

第4章　用户载荷子程序(V)DLOAD和UTRACLOAD

045

4.1　用户载荷子程序概述  045

4.2　用户载荷子程序DLOAD的接口及应用  047

4.2.1　用户载荷子程序DLOAD的接口  047

4.2.2　黏弹性火箭筒的响应  04

4.2.3　非对称压力载荷的实现  05

4.3　用户载荷子程序VDLOAD的接口及应用  053

4.3.1　用户载荷子程序VDLOAD的接口  05

4.3.2　黏弹性火箭筒的显式分析  05

4.4　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口及应用  056

4.4.1　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口  056

4.4.2　悬臂梁在复杂载荷下的弯曲  0

第5章　用户材料子程序UMAT和VUMAT  061

5.1　用户材料子程序概述  061

5.1.1　编写 UMAT或VUMAT的步骤  061

5.1.2　编写 UMAT或VUMAT的注意事项  061

5.1.3　用户材料子程序 UMAT和 VUMAT的接口  062

5.1.4　UMAT和VUMAT中的一些惯例  066

5.1.5　时间积分方法  06

5.1.6　计算一致雅可比矩阵  06

5.1.7　超弹性本构方程 (Hyperelastic)

068

5.2　UMAT和 VUMAT中的客观率  068

5.2.1　有限剪切问题的理论解  0

5.2.2　用 UMAT实现Jaumann率  070

5.2.3　用VUMAT实现GreenＧNaghdi率  073

5.2.4　用 UMAT实现GreenＧNaghdi率  07

5.2.5　用VUMAT实现Jaumann率  081

5.2.6　关于客观率的一些讨论  08

5.3　典型弹性材料的 UMAT和VUMAT实现  083

5.3.1　各向同性等温弹性材料  08

5.3.2　非等温弹性材料  08

5.3.3　NeoＧHookean超弹性材料  08

5.4　混合硬化塑性材料的 UMAT和 VUMAT实现  097

5.4.1　混合硬化塑性材料的本构方程  09

5.4.2　混合硬化塑性材料的用户材料子程序 UMAT  099

5.4.3　混合硬化塑性材料的用户材料子程序VUMAT 103

5.5　蠕变材料模型的VUMAT实现 107

5.5.1　蠕变材料模型概述  10

5.5.2　Abaqus/Explicit中实现 “时间硬化”蠕变本构  108

5.5.3　模型验证  11

第6章　重定义场变量子程序USDFLD和VUSDFLD

115

6.1　用户子程序 USDFLD和 VUSDFLD概述  115

6.2　实用子程序GETVRM 和 VGETVRM  118

6.2.1　GETVRM 的使用方法  118

6.2.2　VGETVRM 的使用方法 119

6.3　用户子程序 USDFLD的接口及应用 120

6.3.1　用户子程序 USDFLD的接口 120

6.3.2　USDFLD模拟复合材料层合板的失效  121

6.4　用户子程序VUSDFLD的接口及应用  127

6.4.1　用户子程序VUSDFLD的接口  127

6.4.2　VUSDFLD模拟复合材料层合板的失效  129

第7章　用户单元子程序UEL和VUEL  133

7.1　ABAQUS用户单元子程序概述  133

7.2　用户单元子程序 UEL和 UELMAT  134

7.2.1　用户单元子程序 UEL的接口  134

7.2.2　用户单元子程序 UELMAT的接口  135

7.3　用户单元子程序VUEL  136

7.4　平面梁单元用户单元子程序 UEL实例  138

7.4.1　分析目标  13

7.4.2　单元积分公式  13

7.5　平面应变单元的用户子程序 UELMAT实例  145

7.5.1　单元描述和程序实现  14

7.5.2　弹塑性带孔板的单轴拉伸  15

7.6　三维桁架单元的用户单元子程序VUEL实例 155

7.6.1　三维大变形桁架单元的基本理论  15

7.6.2　有限元子程序实现  15

7.6.3　单元测试  15

第8章　其他常用的用户子程序  161

8.1　用户子程序FILM  161

8.1.1　用户子程序FILM 简介  161

8.1.2　用户子程序FILM 的接口  161

8.1.3　用户子程序FILM 的使用方法  162

8.1.4　平面翅片表面的辐射分析实例  166

8.2　地质力学相关的用户子程序  166

8.2.1　石油工程中的水力压裂问题描述  167

8.2.2　基于Cohesive的水力压裂有限元模型  168

8.2.3　复杂地质条件和加载的子程序实现  170

8.2.4　计算结果和讨论  177

……

第二部分　有限元子程序开发进阶

参考文献

附录

索引
内容简介:
本书系统介绍了基于ABAQUS的有限元用户子程序开发和应用，可为有需要的科研人员和工程技术人员提供快速掌握较复杂有限元程序开发和仿真分析的实用工具和资料。全书分为两部分，分别是基于 ABAQUS的用户子程序基础、有限元子程序开发进阶。第二部分（第1~8章）介绍了有限元子程序开发的基本过程、Fortran的基本语法和常用到的用户子程序的接口及应用案例；第二部分（第9~14章）介绍了较为复杂的大型有限元子程序开发的方法和子程序开发中的一些高级功能，并且涵盖有目前计算断裂力学、多孔介质材料、冲击动力学的学术研究前沿。此外，书中提供了大量有限元算例、模型和子程序代码的源文件，可供读者学习和进一步开发、改进。
本书适用于有限元计算软件的中高级用户和科研工作者，以及相关专业的高年级本科生、研究生。
目录:
部分　基于ABAQUS的有限元子程序基础

第1章　ABAQUS用户子程序概览  003

1.1　Abaqus/Standard中的用户子程序  003

1.2　开始使用ABAQUS用户子程序  004

1.2.1　ABAQUS用户子程序的配置方法  004

1.2.2　在模型中使用ABAQUS用户子程序  005

1.2.3　在一个模型中使用多个用户子程序  00

1.2.4　编译和链接用户子程序   006

1.2.5　在子程序里输出结果文件  00

1.3　编程技巧和一些好的编程习惯  008

1.4　解依赖的状态变量  009

1.5　用户子程序的调试方法  011

1.5.1　通过交互界面调试子程序  01

1.5.2　通过输出变量值调试子程序  01

1.6　用户子程序的C/C＋＋语言接口  014

第2章　Fortran语言的基本语法  016

2.1　一个简单的Fortran语言程序  016

2.2　Fortran语言的基础知识 017

2.2.1　基本字符集  01

2.2.2　标识符  0

2.2.3　关键字  01

2 .3　数据类型和运算符  018

2.3.1　基本的数据类型  01

2.3.2　运算符  02

2.3.3　运算符的优先级  02

2.4　条件语句和循环语句  02

2.4.1　条件语句  02

2.4.2　循环语句  02

2.5　向量和矩阵乘法函数  032

2.5.1　向量点积运算实例  03

2.5.2　矩阵乘法运算实例  03

2.6　文件的操作  034

2.6.1　打开和关闭文件  03

2.6.2　读取和写入文件  03

第3章　用户子程序DFLUX及其应用  038

3.1　用户子程序DFLUX简介  038

3.2　用用户子程序DFLUX求解热传导问题  039

3.2.1　热传导问题描述  03

3.2.2　复杂边界下热传导问题的解析解  03

3.2.3　用户子程序DFLUX实现复杂热传导边界  039

3.3　用用户子程序DFLUX求解质量扩散问题  042

3.3.1　质量扩散问题描述  04

3.3.2　复杂边界下质量扩散问题的解析解  04

3.3.3　用户子程序DFLUX实现复杂的质量扩散边界  043

第4章　用户载荷子程序(V)DLOAD和UTRACLOAD

045

4.1　用户载荷子程序概述  045

4.2　用户载荷子程序DLOAD的接口及应用  047

4.2.1　用户载荷子程序DLOAD的接口  047

4.2.2　黏弹性火箭筒的响应  04

4.2.3　非对称压力载荷的实现  05

4.3　用户载荷子程序VDLOAD的接口及应用  053

4.3.1　用户载荷子程序VDLOAD的接口  05

4.3.2　黏弹性火箭筒的显式分析  05

4.4　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口及应用  056

4.4.1　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口  056

4.4.2　悬臂梁在复杂载荷下的弯曲  0

第5章　用户材料子程序UMAT和VUMAT  061

5.1　用户材料子程序概述  061

5.1.1　编写 UMAT或VUMAT的步骤  061

5.1.2　编写 UMAT或VUMAT的注意事项  061

5.1.3　用户材料子程序 UMAT和 VUMAT的接口  062

5.1.4　UMAT和VUMAT中的一些惯例  066

5.1.5　时间积分方法  06

5.1.6　计算一致雅可比矩阵  06

5.1.7　超弹性本构方程 (Hyperelastic)

068

5.2　UMAT和 VUMAT中的客观率  068

5.2.1　有限剪切问题的理论解  0

5.2.2　用 UMAT实现Jaumann率  070

5.2.3　用VUMAT实现GreenＧNaghdi率  073

5.2.4　用 UMAT实现GreenＧNaghdi率  07

5.2.5　用VUMAT实现Jaumann率  081

5.2.6　关于客观率的一些讨论  08

5.3　典型弹性材料的 UMAT和VUMAT实现  083

5.3.1　各向同性等温弹性材料  08

5.3.2　非等温弹性材料  08

5.3.3　NeoＧHookean超弹性材料  08

5.4　混合硬化塑性材料的 UMAT和 VUMAT实现  097

5.4.1　混合硬化塑性材料的本构方程  09

5.4.2　混合硬化塑性材料的用户材料子程序 UMAT  099

5.4.3　混合硬化塑性材料的用户材料子程序VUMAT 103

5.5　蠕变材料模型的VUMAT实现 107

5.5.1　蠕变材料模型概述  10

5.5.2　Abaqus/Explicit中实现 “时间硬化”蠕变本构  108

5.5.3　模型验证  11

第6章　重定义场变量子程序USDFLD和VUSDFLD

115

6.1　用户子程序 USDFLD和 VUSDFLD概述  115

6.2　实用子程序GETVRM 和 VGETVRM  118

6.2.1　GETVRM 的使用方法  118

6.2.2　VGETVRM 的使用方法 119

6.3　用户子程序 USDFLD的接口及应用 120

6.3.1　用户子程序 USDFLD的接口 120

6.3.2　USDFLD模拟复合材料层合板的失效  121

6.4　用户子程序VUSDFLD的接口及应用  127

6.4.1　用户子程序VUSDFLD的接口  127

6.4.2　VUSDFLD模拟复合材料层合板的失效  129

第7章　用户单元子程序UEL和VUEL  133

7.1　ABAQUS用户单元子程序概述  133

7.2　用户单元子程序 UEL和 UELMAT  134

7.2.1　用户单元子程序 UEL的接口  134

7.2.2　用户单元子程序 UELMAT的接口  135

7.3　用户单元子程序VUEL  136

7.4　平面梁单元用户单元子程序 UEL实例  138

7.4.1　分析目标  13

7.4.2　单元积分公式  13

7.5　平面应变单元的用户子程序 UELMAT实例  145

7.5.1　单元描述和程序实现  14

7.5.2　弹塑性带孔板的单轴拉伸  15

7.6　三维桁架单元的用户单元子程序VUEL实例 155

7.6.1　三维大变形桁架单元的基本理论  15

7.6.2　有限元子程序实现  15

7.6.3　单元测试  15

第8章　其他常用的用户子程序  161

8.1　用户子程序FILM  161

8.1.1　用户子程序FILM 简介  161

8.1.2　用户子程序FILM 的接口  161

8.1.3　用户子程序FILM 的使用方法  162

8.1.4　平面翅片表面的辐射分析实例  166

8.2　地质力学相关的用户子程序  166

8.2.1　石油工程中的水力压裂问题描述  167

8.2.2　基于Cohesive的水力压裂有限元模型  168

8.2.3　复杂地质条件和加载的子程序实现  170

8.2.4　计算结果和讨论  177

……

第二部分　有限元子程序开发进阶

参考文献

附录

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