干货满满！教你妙用ABAQUS VUSDFLD子程序开发（5月5日）

导读：ABAQUS VUSDFLD 子程序开发能为复杂材料建模提供高效解决方案。例如在材料科学研究中，可用于模拟新型材料在不同工况下的性能变化，探究温度、应力等因素对材料属性的影响。在工程领域，能帮助工程师更精确地分析结构在复杂载荷下的响应，如模拟颗粒材料成型过程中材料参数随密度和应力的变化。在航空航天、汽车制造、土木建筑等行业，通过开发该子程序，可实现对复杂零部件的仿真设计，优化产品性能，降低研发成本和风险。

由笔者原创且首发仿真秀视频课程《ABAQUS VUMAT材料子程序开发48讲》，以经典的线弹性本构、Voigt-Kelvin线性粘弹本构、弹塑性本构、热力耦合Johnson-Cook弹塑性本构为例，详细讲解了上述本构相关的编程实现理论公式推导和具体的VUMAT编程实例，旨在帮助力学仿真领域的初学者达到ABAQUS材料子程序开发入门水平。

目前该课程订阅用户超过100人，笔者为仿真秀订阅学员提供VIP群答疑，基于当前大家的学习进度和存在问题，5月5日20时，笔者将在仿真秀直播间带来《教你实现ABAQUS VUSDFLD子程序开发及其妙用》加餐直播，订阅用户支持反复回看，且提供模型资料和讲义下载使用，以下是直播安排：

一、个人介绍

九千CAE，985博士，现从事力学仿真研究，有10年有限元仿真经验。擅长：材料本构及UMAT/VUMAT开发,ABAQUS子程序开发,ABAQUS-Python二次开发,Hypermesh-ABAQUS联合仿真。仿真秀代表作品：《ABAQUS VUMAT材料子程序开发48讲：自学线弹性、线性粘弹、弹塑性和热力耦合JC弹塑性本构》、《ABAQUS UMAT 材料子程序开发59讲：经典材料本构UMAT编程实例详解》和《生物力学HGO各向异性超弹本构及其UMAT/VUMAT开发56讲》。在仿真秀平台不仅订阅用户提供课程免费答疑，持续加餐，另提供技术咨询服务，欢迎大家在仿真秀官网搜索九千CAE即可关注我仿真秀技术专栏。

二、本期加餐的直播内容

1、VUSDFLD 的基本介绍

VUSDFLD 是 ABAQUS/Explicit中通用的材料子程序接口，通过 Fortran 编程实现以下功能：（1）自定义材料响应：覆盖或扩展内置材料模型（如弹塑性、粘弹性、损伤模型）；（2）状态变量管理：跟踪材料内部变量（如损伤变量、硬化参数）的演化；（3）实现单元损伤删除。

2、利用VUSDFLD改造内置本构模型

ABAQUS内置了诸多材料本构模型，其中一部分材料本构还支持VUSDFLD，这意味着用户在无须深入理解材料本构的力学本质的情况下，也能较为方便的改造内置材料本构。举例来说，利用VUSDFLD，我们可以改造线弹性本构实现材料模量随状态变量的改变；或者改造各向异性线弹性，来实现复合材料的的损伤乃至开裂。

3、利用VUSDFLD输出特殊变量

ABAQUS默认输出变量（如应力、应变）可能不足以满足需求，我们有可能需要提取一些特殊的计算结果变量，或者在计算过程中就进行变量的运算。这时候，我们就可以利用VUSDFLD及VGETVRM这两个子程序，来实现变量的提取和运算。

4、利用VUSDFLD实现单元损伤删除

当材料损伤超过阈值时，通过 VUSDFLD 标记单元失效并触发删除。比如对于脆性材料，我们通过VUSDFLD可以实现材料的最大主应力失效。

以上内容我们都将在直播中给大家讲解，这里先对第3点部分内容进行介绍，即利用VUSDFLD输出特殊变量。

以下我们给出一个利用VUSDFLD输出等效塑性应变速率的例子。在例子中，使用了弹塑性本构，并同时设置了vusdfld相关的关键字：

*MATERIAL,NAME=MAT1*Density0.087,*Depvar      2,*Elastic, dependencies=1192000., 0.3, ,  0.192001., 0.3, ,  1.*Plastic500.,0.*User Defined Field

上述代码中*User Defined Field关键字用于声明需要调用VUSDFLD子程序，*Depvar用于定义状态变量数量。通过配套的VUSDFLD子程序编写我们实现了等效塑性应变和等效塑性应变速率的输出，并将其分别保存在状态变量1和2中，分别对应后处理的SDV1和SDV2变量。

首先我们看到，下图的弹塑性变形分析后，可以输出等效塑性应变（即PEEQ）的云图，其结果与SDV1的结果一致。

三、你可以学到

该技术适用于力学仿真相关研究生、高年级本科生，助力其开展创新性研究，也适用于从事力学仿真分析的技术人员，为实际工程复杂问题的解决、产品研发和工程建设提供可靠技术支持 。通过本期加餐直播，用户可以学到以下内容：

（1）利用 VUSDFLD 改造内置本构模型。传统的内置本构模型虽然能够满足许多常规的力学分析需求，但在面对特殊材料或复杂工况时，其局限性便逐渐凸显。通过 VUSDFLD 子程序，科研人员和工程师可以根据实际材料特性，如非线性弹性、塑性硬化、粘弹性等行为，自定义本构方程，将材料在复杂应力状态下的力学响应准确描述出来。这一改造过程不仅打破了内置模型的束缚，更能针对新型材料或特殊工艺加工材料的力学性能进行精确模拟，为材料研发和工程设计提供可靠的理论依据。

（2）利用 VUSDFLD 输出特殊变量。在力学仿真中，除了位移、应力、应变等常规物理量外，一些特殊变量，如损伤参数、温度梯度、孔隙压力等，对于深入理解材料的失效机制和结构的性能演变至关重要。VUSDFLD 允许用户在子程序中自定义这些特殊变量的计算逻辑，并将其输出到结果文件中。通过对这些特殊变量的分析，能够更全面地揭示结构在受力过程中的物理本质，帮助研究人员和工程师及时发现潜在的安全隐患，优化设计方案。

（3）利用 VUSDFLD 实现单元损伤。材料的损伤和失效是力学研究中的重要课题，直接关系到工程结构的安全性和可靠性。借助 VUSDFLD，用户可以基于不同的损伤理论，如连续损伤力学理论、断裂力学理论等，建立适用于特定材料和工况的损伤模型。通过设定损伤起始条件和演化规律，模拟单元在加载过程中从初始损伤到完全失效的全过程，直观地呈现结构的损伤扩展路径，为结构的寿命预测和维护策略制定提供数据支持。

四、如何报名

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