《基於ABAQUS的有限元子程式開發及套用》是2021年北京理工大學出版社出版的圖書，作者是王濤、黃廣炎、柳占立、莊茁。
基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
全書分為兩部分，分別是基於 ABAQUS的用戶子程式基礎、有限元子程式開發進階。第一部分（第1~8章）介紹了有限元子程式開發的基本過程、Fortran的基本語法和常用到的用戶子程式的接口及套用案例；第二部分（第9~14章）介紹了較為複雜的大型有限元子程式開發的方法和子程式開發中的一些高級功能，並且涵蓋有計算斷裂力學、多孔介質材料、衝擊動力學的學術研究前沿。此外，書中提供了大量有限元算例、模型和子程式代碼的源檔案，可供讀者學習和進一步開發、改進。
該書適用於有限元計算軟體的中高級用戶和科研工作者，以及相關專業的高年級本科生、研究生。
該書系統介紹了基於ABAQUS的有限元用戶子程式開發和套用，可為有需要的科研人員和工程技術人員提供快速掌握較複雜有限元程式開發和仿真分析的實用工具和資料。全書分為兩部分，分別是基於 ABAQUS的用戶子程式基礎、有限元子程式開發進階。第一部分（第1~8章）介紹了有限元子程式開發的基本過程、Fortran的基本語法和常用到的用戶子程式的接口及套用案例；第二部分（第9~14章）介紹了較為複雜的大型有限元子程式開發的方法和子程式開發中的一些高級功能，並且涵蓋有計算斷裂力學、多孔介質材料、衝擊動力學的學術研究前沿。此外，書中提供了大量有限元算例、模型和子程式代碼的源檔案，可供讀者學習和進一步開發、改進。
圖書目錄
第一部分 基於ABAQUS的有限元子程式基礎
第1章 ABAQUS用戶子程式概覽 003
1.1 Abaqus/Standard中的用戶子程式 003
1.2 開始使用ABAQUS用戶子程式 004
1.2.1 ABAQUS用戶子程式的配置方法 004
1.2.2 在模型中使用ABAQUS用戶子程式 005
1.2.3 在一個模型中使用多個用戶子程式 00
1.2.4 編譯和連結用戶子程式 006
1.2.5 在子程式里輸出結果檔案 00
1.3 編程技巧和一些好的編程習慣 008
1.4 解依賴的狀態變數 009
1.5 用戶子程式的調試方法 011
1.5.1 通過互動界面調試子程式 01
1.5.2 通過輸出變數值調試子程式 01
第2章 Fortran語言的基本語法 016
2.1 一個簡單的Fortran語言程式 016
2.2 Fortran語言的基礎知識 017
2.2.1 基本字元集 01
2.2.2 標識符 0
2.2.3 關鍵字 01
2.3.1 基本的數據類型 01
2.3.2 運算符 02
2.3.3 運算符的優先權 02
2.4.1 條件語句 02
2.4.2 循環語句 02
2.5 向量和矩陣乘法函式 032
2.5.1 向量點積運算實例 03
2.5.2 矩陣乘法運算實例 03
2.6 檔案的操作 034
2.6.1 打開和關閉檔案 03
2.6.2 讀取和寫入檔案 03
第3章 用戶子程式DFLUX及其套用 038
3.1 用戶子程式DFLUX簡介 038
3.2 用用戶子程式DFLUX求解熱傳導問題 039
3.2.1 熱傳導問題描述 03
3.2.2 複雜邊界下熱傳導問題的解析解 03
3.2.3 用戶子程式DFLUX實現複雜熱傳導邊界 039
3.3 用用戶子程式DFLUX求解質量擴散問題 042
3.3.1 質量擴散問題描述 04
3.3.2 複雜邊界下質量擴散問題的解析解 04
3.3.3 用戶子程式DFLUX實現複雜的質量擴散邊界 043
第4章 用戶載荷子程式(V)DLOAD和UTRACLOAD 045
4.1 用戶載荷子程式概述 045
4.2 用戶載荷子程式DLOAD的接口及套用 047
4.2.1 用戶載荷子程式DLOAD的接口 047
4.2.2 黏彈性火箭筒的回響 04
4.2.3 非對稱壓力載荷的實現 05
4.3 用戶載荷子程式VDLOAD的接口及套用 053
4.3.1 用戶載荷子程式VDLOAD的接口 05
4.3.2 黏彈性火箭筒的顯式分析 05
4.4 用戶載荷子程式 UTRACLOAD的接口及套用 056
4.4.1 用戶載荷子程式 UTRACLOAD的接口 056
4.4.2 懸臂樑在複雜載荷下的彎曲 0
第5章 用戶材料子程式UMAT和VUMAT 061
5.1 用戶材料子程式概述 061
5.1.1 編寫 UMAT或VUMAT的步驟 061
5.1.2 編寫 UMAT或VUMAT的注意事項 061
5.1.3 用戶材料子程式 UMAT和 VUMAT的接口 062
5.1.4 UMAT和VUMAT中的一些慣例 066
5.1.5 時間積分方法 06
5.1.6 計算一致雅可比矩陣 06
5.1.7 超彈性本構方程 (Hyperelastic) 068
5.2 UMAT和 VUMAT中的客觀率 068
5.2.1 有限剪下問題的理論解 0
5.2.2 用 UMAT實現Jaumann率 070
5.2.3 用VUMAT實現GreenＧNaghdi率 073
5.2.4 用 UMAT實現GreenＧNaghdi率 07
5.2.5 用VUMAT實現Jaumann率 081
5.2.6 關於客觀率的一些討論 08
5.3 典型彈性材料的 UMAT和VUMAT實現 083
5.3.1 各向同性等溫彈性材料 08
5.3.2 非等溫彈性材料 08
5.3.3 Neo-Hookean超彈性材料 08
5.4 混合硬化塑性材料的 UMAT和 VUMAT實現 097
5.4.1 混合硬化塑性材料的本構方程 09
5.4.2 混合硬化塑性材料的用戶材料子程式 UMAT 099
5.4.3 混合硬化塑性材料的用戶材料子程式VUMAT 103
5.5 蠕變材料模型的VUMAT實現 107
5.5.1 蠕變材料模型概述 10
5.5.2 Abaqus/Explicit中實現 “時間硬化”蠕變本構 108
5.5.3 模型驗證 11
第6章 重定義場變數子程式USDFLD和VUSDFLD 115
6.1 用戶子程式 USDFLD和 VUSDFLD概述 115
6.2 實用子程式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 用戶子程式 USDFLD的接口及套用 120
6.3.1 用戶子程式 USDFLD的接口 120
6.3.2 USDFLD模擬複合材料層合板的失效 121
6.4 用戶子程式VUSDFLD的接口及套用 127
6.4.1 用戶子程式VUSDFLD的接口 127
6.4.2 VUSDFLD模擬複合材料層合板的失效 129
第7章 用戶單元子程式UEL和VUEL 133
7.1 ABAQUS用戶單元子程式概述 133
7.2 用戶單元子程式 UEL和 UELMAT 134
7.2.1 用戶單元子程式 UEL的接口 134
7.2.2 用戶單元子程式 UELMAT的接口 135
7.3 用戶單元子程式VUEL 136
7.4 平面梁單元用戶單元子程式 UEL實例 138
7.4.1 分析目標 13
7.4.2 單元積分公式 13
7.5 平面應變單元的用戶子程式 UELMAT實例 145
7.5.1 單元描述和程式實現 14
7.5.2 彈塑性帶孔板的單軸拉伸 15
7.6 三維桁架單元的用戶單元子程式VUEL實例 155
7.6.1 三維大變形桁架單元的基本理論 15
7.6.2 有限元子程式實現 15
7.6.3 單元測試 15
第8章 其他常用的用戶子程式 161
8.1 用戶子程式FILM 161
8.1.1 用戶子程式FILM 簡介 161
8.1.2 用戶子程式FILM 的接口 161
8.1.3 用戶子程式FILM 的使用方法 162
8.1.4 平面翅片表面的輻射分析實例 16
8.2 地質力學相關的用戶子程式 166
8.2.1 石油工程中的水力壓裂問題描述 16
8.2.2 基於Cohesive的水力壓裂有限元模型 16
8.2.3 複雜地質條件和載入的子程式實現 17
8.2.4 計算結果和討論 17
第二部分 有限元子程式開發進階
第9章 多孔介質Biot本構模型的子程式實現
9.1 Biot本構模型簡介
9.1.1 以壓力p 為參數的本構方程
9.1.2 平面應變下的Biot本構方程
9.2 Biot本構模型在ABAQUS中的實現
9.2.1 壓力在 UMAT中的處理
9.2.2 應力更新的方式
9.2.3 UMAT程式流程和應力更新
9.2.4 聯合使用用戶子程式 UMAT和 UMATHT
9.3 圓柱形井眼問題的套用
9.3.1 圓柱形井眼問題的解析解
9.3.2 用圓柱形井眼問題驗證Biot本構模型子程式
第10章 熱彈性相場法求解耦合斷裂問題
10.1 熱力耦合相場法的理論框架
10.1.1 熱彈脆性斷裂問題的變分格式
10.1.2 彌散裂紋的相場描述
10.1.3 率依賴的相場演化方程
10.1.4 三種不同的能量分解模型
10.2 數值實現方法
10.2.1 空間離散 Galerkin 格式
10.2.2 時間離散格式
10.2.3 Abaqus/Explicit 中的有限元實現
10.3 單元測試和驗證
10.3.1 單軸拉伸測試
10.3.2 拉壓循環測試
10.4 陶瓷板熱衝擊實驗中的套用
第11章 爆炸載荷下夾層板的動態回響和失效
11.1 問題描述及有限元建模
11.1.1 有限元模型
11.1.2 邊界條件和初始條件
11.2 VDLOAD 子程式實現爆炸衝擊波載入
11.2.1 爆炸衝擊波的 CONWEP 算法及簡化
11.2.2 採用 VDLOAD 子程式計算爆炸衝擊波壓力
11.3 VUHARD 子程式實現應變率硬化材料模型
11.3.1 VUHARD 用戶子程式接口
11.3.2 非典型應變率硬化材料模型的子程式實現
11.4 計算結果和討論
11.4.1 結構變形和蜂窩屈曲
11.4.2 能量分析
第12章 有限元子程式實現邏輯運算
12.1 Abaqus 中的邏輯運算概述
12.2 建立一個邏輯運算模型
12.2.1 感測器
12.2.2 激勵器
12.2.3 用戶子程式的控制
12.3 UAMP 實現深壓成型中力的控制
12.4 VUAMP 實現倒立擺的控制
12.4.1 問題描述
12.4.2 定義感測器
12.4.3 定義激勵器
12.4.4 定義控制系統
12.4.5 倒立擺控制的仿真結果
第13章 用 C＋＋ 語言編寫用戶子程式
13.1 C＋＋ 語言用戶子程式概述
13.2 C＋＋ 子程式與 Fortran 子程式的區別
13.3 C＋＋ 中調用外部庫的方法
13.4 C＋＋ 中調用 Utility 子程式的方法
13.5 UMAT 子程式的 C＋＋ 實現
第14 章 用戶子程式高級功能
14.1 用戶子程式的並行計算
14.1.4 基於執行緒的並行計算
14.1.2 基於 MPI 的並行計算
14.2 用戶子程式的最佳化
14.2.1 VTune 性能分析工具概述
14.2.2 VTune 分析和最佳化子程式 參考文獻
附錄 A Abaqus 用戶子程式目錄
A.１ Abaqus/Standard 用戶子程式
A.２ Abaqus/Explicit 用戶子程式
A.３ Abaqus 實用子程式
附錄 B 常用的Fortran ９０ 內部函式
B.１ 常用數值計算函式和類型轉換函式
B.２ 其他常用函式
索引
