ABAQUS学习记录1——用户子程序综述
2016-07-23 11:49
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概述
ABAQUS提供了相当丰富的单元类型,材料属性等数据库可供用户选择,但是工程问题是千变万化的,为了满足用户的特殊工程要求,ABAQUS为用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口(USER SUBROUTINE)和应用程序接口(UTILITY ROUTINE)。用户可以利用子程序接口来编写自己想要实现的特殊功能,以此扩展ABAQUS的功能。ABAQUS 为用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口(USER SUBROUTINE)和应用程序接口(UTILITY ROUTINE)。ABAQUS 6.2.5 一共有 42 个用户子程序接口,13 个应用程序接口,用户可以定义包括边界条件、荷载条件、接触条件、材料特性以及利用用户子程序和其它应用软件进行数据交换等等。这些用户子程序接口使用户解决一些问题时有很大的灵活性,同时大大的扩充了 ABAQUS 的功能。例如:如果荷载条件是时间的函数,这在 ABAQUS/CAE 和 INPUT 文件中是难以实现的,但在用户子程序 DLOAD 中就很容易实现。用户自定义子程序(User Subroutine)涵盖了建模、载荷到单元的几乎各个部分。ABAQUS的用户子程序是根据ABAQUS提供的相应接口,按照FORTRAN语法而自己编写的代码。在一个算例中,用户可以用到多个用户子程序,但必须把它们放在一个以.FOR为扩展名的文件中。运行带有用户子程序的算例时有两种方法,一是在CAE中运行,在EDIT-JOB菜单的GENERAL子菜单的USER SUBROUTINE FILE对话框中选择用户子程序所在的文件即可;二是在ABAQUS COMMAND中运行,语法如下:ABAQUS JON=[JOB] USER=[.FOR]
编写子程序要注意的事项
用户子程序不能嵌套。即任何用户子程序都不能调用任何其他用户子程序,但可以调用用户自己编写的FORTRAN子程序和ABAQUS应用程序。当用户编写FORTRAN子程序时,建议子程序名以F开头,以免和ABAQUS内部程序冲突。当用户子程序中利用OPEN打开外部文件时,要注意以下两点:一是设备号的选用是有限制的,只能取15-18和大于100的设备号。二是用户需提供外部文件的绝对路径而不是相对路径。
-ABAQUS应用程序必须由用户子程序调用。当用到某个用户子程序时,要关心的主要由两个方面:
一是ABQUS提供的用户子程序的接口参数。有些参数是ABAQUS传到用户子程序中,有些是需要用户自己定义的SUBROUTINE DLOAD 中的 KSTEP,KINC,COORDS;有些是需要用户自己定义的,例如 F。
二是ABAQUS何时调用该用户子程序。对于不同的用户子程序,ABAQUS调用的时间是不同的。有些是在每个 STEP 的开始,有的是 STEP 结尾,有的是在每个INCREMENT的开始等等。当ABAQUS调用用户子程序是,都会把当前的STEP和INCREMENT利用用户子程序的两个实参KSTEP和
KINC传给用户子程序,用户可编个小程序把它们输出到外部文件中,这样对ABAQUS何时调用该用户子程序就会有更深的了解。
几个子程序实例
下面就选出几个常用的用户子程序和应用程序进行详细解释:.SUBROUTINE DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,COORDS, JLTYP,SNAME)
参数:
F 为用户定义的是每个积分点所作用的荷载的大小;KSTEP,KINC 为 ABAQUS 传到用户子程序当前的 STEP 和 INCREMENT 值;
TIME(1),TIME(2)为当前 STEP TIME 和 INCREMENT TIME 的值;
NOEL,NPT 为积分点所在单元的编号和积分点的编号;
COORDS 为当前积分点的坐标;
除 F 外,所有参数的值都是 ABAQUS 传到用户子程序中的。
功能:
荷载可以被定义为积分点坐标、时间、单元编号和单元节点编号的函数。用户可以从其他程序的结果文件中进行相关操作来定义积分点 F 的大小。
例 1:
这个例子在每个积分点施加的荷载不仅是坐标的函数,而且是随STEP变化而变化的。
SUBROUTINE DLOAD(P,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,COORDS, 1 JLTYP,SNAME) C INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' C DIMENSION TIME(2),COORDS(3) CHARACTER*80 SNAME PARAMETER (PLOAD=100.E4) C IF (KSTEP.EQ.1) THEN !当 STEP=1 时的荷载大小 P=PLOAD ELSE IF (KSTEP.EQ.2) THEN !当 STEP=2 时的荷载大小 P=COORDS(1)*PLOAD !施加在积分点的荷载 P 是坐标的函数 ELSE IF (KSTEP.EQ.3) THEN !当 STEP=3 时的荷载大小 P=COORDS(1)**2*PLOAD ELSE IF (KSTEP.EQ.4) THEN !当 STEP=4 时的荷载大小 P=COORDS(1)**3*PLOAD ELSE IF (KSTEP.EQ.5) THEN !当 STEP=5 时的荷载大小 P=COORDS(1)**4*PLOAD END IF RETURN
END
B. UBROUTINE UEXTERNALDB(LOP,LRESTART,TIME,DTIME,KSTEP,KINC)参数:
用户可以利用 LOP 开关来控制自己的代码程序何时被 ABAQUS 调用。LOP=0(3)表示在计算的开始(结束)ABAQUS 调用此用户子程序;LOP=1 (2) 表示在每个 INCREMENT 的开始(结束)ABAQUS 调用此用户子程序;LOP =4 表示在每个 RESTART 的开始 ABAQUS 调用此用户子程序。这为用户子程序提供了很大的灵活性。
功能:
1. 可以用来和其它用户子程序及其它软件进行数据通讯。2. 可以用来在适当的时间打开,关闭外部文件。
3. 用户可以把自己编写的 ABAQUS 扩充功能的程序代码通过此用户子程序嵌入到 ABAQUS 中。
例 2.新建一个与 JOB 名相同但扩展名(.ALE)不同的文件,此用户子程序用到了 GETENVVAR 应用程序来获得 ABAQUS 的环境变量,用 DMKNAME 子程序来合成所需的文件名。
SUBROUTINE UEXTERNALDB(LOP,LRSTART,TIME,DTIME,KSTEP,KINC) INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CHARACTER XINDIR*255,XFNAME*80 CHARACTER DMKNAME*255,FNAMEX*80 C LXFNAME=0 LXINDIR=0 XFNAME =' ' XINDIR =' ' CALL GETENVVAR('FNAME',XFNAME,LXFNAME) !读取 input 文件名 CALL GETENVVAR ('OUTDIR',XINDIR,LXINDIR) !读取 input 文件所在的路径 IF(LOP.EQ.0) THEN FNAMEX=DMKNAME(XFNAME(1:LXFNAME),XINDIR(1:LXINDIR), '.ALE') !生成所要新建文件的文件名 OPEN(UNIT=17,FILE=FNAMEX,STATUS='UNKNOWN',FORM='FORMATTED') !打开文件 WRITE(17,*)'Opening new user external file...' WRITE(17,*)'Writing dummy data to this file...' END IF RETURN END c C COMPOSE A FILENAME DIRECTORY/JOBNAME.EXTEN CHARACTER*(*) FUNCTION DMKNAME(FNAME,DNAME,EXTEN) C CHARACTER*(*) FNAME,DNAME,EXTEN C FNAME I JOBNAME C DNAME I DIRECTORY C EXTEN I EXTENSION C DMKNAME O DIRECTORY/JOBNAME.EXTEN LTOT = LEN(FNAME) LF = 0 DO K1 = LTOT,2,-1 IF (LF.EQ.0.AND.FNAME(K1:K1).NE.' ') LF = K1 Home END DO LTOT = LEN(DNAME) LD = 0 DO K1 = LTOT,2,-1 IF (LD.EQ.0.AND.DNAME(K1:K1).NE.' ') LD = K1 END DO LTOT = LEN(EXTEN) LE = 0 DO K1 = LTOT,2,-1 IF (LE.EQ.0.AND.EXTEN(K1:K1).NE.' ') LE = K1 END DO IF ((LF + LD + LE) .LE. LEN(DMKNAME)) THEN DMKNAME = DNAME(1:LD)//FNAME(1:LF) LTOT = LD + LF IF ( LE.GT.0) THEN DMKNAME = DMKNAME(1:LTOT)//EXTEN(1:LE) END IF END IF C RETURN END
三.SUBROUTINE URDFIL (LSTOP,LOVRWRT,KSTEP,KINC,DTIME,TIME)
参数:
1.LSTOP 是决定 ABAQUS 分析是否继续的开关。如果 LSTOP=1,分析中止;否则,分析继续。2.LOVRWRT 是决定能否把上个 INCREMENT 的结果文件覆盖的开关。LOVRWRT=1,覆盖,这样可大大减少结果文件的大小;否则,不覆盖。
3.LSTEP 和 LOVRWRT 参数是留给用户自己定义的,KSTEP,KINC,DTIME,TIME 是 ABAQUS 传给用户子程序的参数。
功能:
1.读结果文件(.FIL)中的数据。2.利用 LSTOP 开关,用户可中止
4000
ABAQUS 计算
URDFIL 要用到以下两个 ABAQUS 应用程序:POSFIL 和 DBFILE
CALL POSFIL (NSTEP,NINC,ARRAY,JRCD)
参数:
NSTEP 和 NINC 的值都是由调用它的 URDFIL 用户子程序接口中的参数 KSTEP和 KINC 传递下来。
ARRAY 是用来存放 RECORD 2000 的值
JRCD 为返回值。如果在结果文件中找到相应的 STEP 和 INCREMENT,返回值为0;否则为 1。
功能:
如果用户想要对某个STEP中的某个INCREMENT的结果数据进行操作,POSFIL可定位用户想要进行操作的 STEP 和 INCREMENT 数据在结果文件中的位置。
CALL DBFILE (LOP,ARRAY,JRCD)
参数:
1.LOP 是用户自己定义的参数。LOP 设为 0 表示继续读下一条记录;LOP 设为 2 表示文件已读到结尾后,又从头开始读起。
2.ARRAY 是用来存放从结果文件中读到的那条记录的数组。要用户注意的
是 ARRAY 数组的大小要能存放一条记录。
3.JRCD 是返回值,如果读到文件结尾,返回值为非 0 的整数。
功能:
读取结果文件中的一条记录。如果想要熟练运用 SUBROUTINE URDFIL,那么用户必须对结果文件(.FIL)的格式有所了解。要让 ABAQUS 输出结果文件,用户必须在 INPUT 文件或 KEYWORD 中加入ELFILE 或着ELNODE。有些数据是 ABAQUS 自动写道结果文件中的,如 ABAQUS 的版- 号,节点编号和节点坐标;有些是用户用ELFILE 或着ELNODE定义的,比如应力、应变、节点位移等等。结果文件存放的是一条条的记录。为了区别不同的记录集,记录中有一项为RECORD KEY。不同的记录集,RECORD KEY 是不同的。比如节点坐标的记录集
(COORD)的 RECORD KEY 为 8;主应力(EP)的 RECORD KEY 为 403;用户可根据不同的 RECORD KEY 来分辨不同的记录集。每条记录包括好多个数据。每个记录是以*I 开头,数据中的实数是以 D 开头,输出格式为 E22.15 or D22.15;整数是以 I 开头,接着的数字为这个整数的位数,然后才是整数的值。字符数据以
A 开头。比如记录 *I 18I 41900I 15AS4R I 3195I 3198I 3205I 3204 这条记录第一项 18 表示这条记录一共有 8 个数据,1 为 8 的位数;第二项为 RECORD KEY其值为 1900,前面的 4 为 1900 的位数。第三项 5 表示是此单元编号,第四项 S4R
表示单元类型,剩余四项表示此单元四个节点的编号。
例 3:此程序是把结果文件中的每个节点的编号、坐标、速度和位移写到文件
F3.DAT SUBROUTINE URDFIL(LSTOP,LOVRWRT,KSTEP,KINC,DTIME,TIME) C INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' C DIMENSION ARRAY(513),JRRAY(NPRECD,513),TIME(2),LRUNIT(2,1) 1,COORD(3) EQUIVALENCE (ARRAY(1),JRRAY(1,1)) CALL POSFIL(KSTEP,KINC,ARRAY,JRCD) ! 定位到当前的 STEP 和INCREMENT OPEN(UNIT=17,FILE='G:\TEMP\F3.DAT') !打开文件 WRITE(17,*)KINC,KSTEP !把当前的 STEP 和 INCREMENT 输出到文件 DO 1000 K2=1,10 DO 100 K1=1,99999 C CALL DBFILE(0,ARRAY,JRCD) !读入一条记录 IF(JRCD.NE.0)GO TO 110 !判断结果文件是否结束 KEY=JRRAY(1,2) !把 RECORD KEY 赋值于 KEY C IF(KEY.EQ.107) THEN !判断此条记录是否为节点坐标 KEL=JRRAY(1,3) COORD(1)=ARRAY(4) COORD(2)=ARRAY(5) COORD(3)=ARRAY(6) WRITE(17,120) KEL,COORD(1),COORD(2),COORD(3) !输出节点编号,坐标 120 FORMAT(5X,'NODE',I5,5X,'COORD',F20.14,5X,F20.14,5X,F20.14,5X) ELSE IF(KEY.EQ.101)THEN !判断此条记录是否为位移 KEL=JRRAY(1,3) COORD(1)=ARRAY(4) COORD(2)=ARRAY(5) COORD(3)=ARRAY(6) WRITE(17,140) KEL,COORD(1),COORD(2),COORD(3)!输出节点编号,位移 140 FORMAT(5X,'NODE',I5,5X,'UCOORD',F20.14,5X,F20.14,5X,F20.14,5X) ELSE IF(KEY.EQ.102)THEN !判断此条记录是否为速度 WRITE(17,130) ARRAY(3),ARRAY(4),ARRAY(5),ARRAY(6),ARRAY(7), 1 ARRAY(8),ARRAY(9) !输出节点编号,速度 130 FORMAT(5X,'NODE',I5,5X,'VELOVITY',F20.10,5X,F20.10,5X,F20.10,5X 1 ,F20.10,5X,F20.10,5X,F20.10,5X) END IF C 100 CONTINUE 1000 CONTINUE 110 CONTINUE CLOSE(17) !关闭文件 RETURN END
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