UEL如何与接触非线性模型结合
零
概述
分别采用经典有限元法和比例边界有限法在abaqus中编制了C3D8单元的UEL程序，计算结果均与abaqus保持同样精度。
在此基础上将用户自定义单元与abaqus自带的接触非线性模型相结合，并完成了单元的位移、速度和加速度的可视化。
壹
算例介绍
计算了滑块在斜面滑落算例。滑块分两个运动过程，分别为
受重力和摩擦力沿着斜面作直线匀加速运动离开斜面受重力作用作斜抛加速运动
采用三种方法计算，分别为
ABAQUS自带的C3D8单元采用UEL子程序，自编C3D8 UEL单元，且考虑B-BAR修正采用UEL子程序，依据比例边界有限元法自编C3D8 UEL单元
关于方法1，直接在ABAQUS中建立模型，给滑块施加重力荷载，在滑块和斜面之间建立接触即可。
关于方法2，首先编写C3D8 UEL程序，然后再给自定义单元世界重力荷载，并且在滑块和斜面之间建立接触。但是给用户自定义单元施加重力荷载不可以直接施加，需要借助虚假单元。在滑块的斜面建立接触过程中，因为用户自定义单元无法定义面，定义接触更无从谈起，所以也需要借助虚假单元才能定义SURFACE，最终完成SURFACE TO SURFACE接触定义。
关于方法3，同方法2，首先依据SBFEM在UEL中完成程序编写，后面同样的操作，采用虚假单元给用户自定义单元施加重力荷载与定义接触。
帖子涉及到的内容：UEL二次开发、基于ABAUQS的SBFEM、用户自定义单元体力的施加、用户自定义单元面定义、用户自定义单元接触非线性分析
贰
计算模型信息
滑块与斜面的几何尺寸
滑块与斜面的网格
该算例中的三种方法均采用动力隐式算法，计算总时长为10s，设置固定增量步长为0.01s，增量步数共计1000。重力加速度为9.81m/s²。具体参数见附件。
滑块两个运动过程受力分析为
上面左图为斜面内的受力分析，右图为斜面外的受力分析。
可知滑块沿斜面的分力与摩擦力大小比值有两种情况：
当滑块在斜面内运动的时，遵循如下控制方程：
当滑块做出斜面运动时，遵循如下控制方程：
通过上式，可求得位移和速度的解析解。
滑块运动水平向位移时程对比如下图：
滑块运动竖直向位移时程对比如下图：
滑块运动水平向位速度时程对比如下图：
滑块运动竖直向速度时程对比如下图：
误差分析：观察四个时程曲线，发现滑块在斜面上运动的过程中，四种计算结果均吻合良好。而在滑块离开斜面的第二运动过程中，三个数值解吻合较好，但均与解析解有一定的差别。这是因为解析求解是建立在质点的假设上，但是数值解是一个小方块，因此方块第一个角点离开斜面的时候，方块并未完全离开斜面，所以误差会从方块的第一个角点离开斜面开始。
叁
基于虚假单元的UEL可视化
在该算例中，完成荷载和接触定义的同时，附加的虚假单元兼具用户自定义单元的位移、速度和加速度可视化功能。
当虚假单元和用户自定义单元共存时，ABAQUS显示为
当只显示用户自定义单元的时候，ABAQUS显示如下图：
当只显示虚假单元的时候，ABAQUS显示为
可见虚假单元能够非常完美的完成单元位移、速度和加速度的可视化。在一定程度上解决了用户自定义单元在abaqus中无法可视化的问题。
