连续胶体材料化学-力学耦合有限元理论及其在ABAQUS中UEL程序实现 被引量：3

1

作者 魏巍 杨庆生 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期785-790,共6页

基于哈密顿原理,得到水凝胶的化学-力学耦合控制方程的等效积分形式和有限元形式。在整体坐标系下推导出用形函数表示的化学-力学耦合应变矩阵和单元刚度矩阵,并且得到在局部坐标系下的离散化形式。结合ABAQUS软件,编制了用户单元子程序... 基于哈密顿原理,得到水凝胶的化学-力学耦合控制方程的等效积分形式和有限元形式。在整体坐标系下推导出用形函数表示的化学-力学耦合应变矩阵和单元刚度矩阵,并且得到在局部坐标系下的离散化形式。结合ABAQUS软件,编制了用户单元子程序UEL,通过数值算例验证了所开发单元的正确性,为在ABAQUS软件中实现各种耦合问题的有限元UEL编程提供了参考依据。 展开更多

关键词 化学-力学耦合 耦合有限元法 高斯积分法 ABAQUS 用户自定义单元(uel)

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基于等参梯度单元的功能梯度材料结构分析 被引量：2

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作者 张龙 邱荣凯 +1 位作者 程俊 刘秉斌 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期551-561,共11页

为了解决功能梯度材料非均质特征引起的特殊力学行为的模拟仿真技术难题,本文基于有限元基本理论框架,将材料梯度引入形函数,对单元刚度矩阵进行改写,发展了平面四节点与八节点等参梯度单元,并采用高斯积分数值处理方法,基于ABAQUS平台... 为了解决功能梯度材料非均质特征引起的特殊力学行为的模拟仿真技术难题,本文基于有限元基本理论框架,将材料梯度引入形函数,对单元刚度矩阵进行改写,发展了平面四节点与八节点等参梯度单元,并采用高斯积分数值处理方法,基于ABAQUS平台开发了等参梯度单元UEL(User‑defined element)子程序,建立了功能梯度材料结构件的仿真分析方法。采用功能梯度材料正方形平板,研究网格密度对计算结果的影响,验证了平面四节点与八节点等参梯度单元的收敛性。将本文梯度单元与常规单元的计算精度进行了对比分析。当载荷条件较复杂时,常规单元计算的应力场出现阶跃,严重失真;而梯度单元得到的应力场光滑连续,可以采用较少数目的单元,即可得到比常规单元更为精确的计算结果。最后进行了功能梯度材料开孔结构和悬臂梁的计算分析,得到收敛解,需要采用的梯度单元数量远少于常规单元。研究表明,平面四节点与八节点梯度单元计算精度和效率均优于平面八节点常规单元,更优于平面四节点常规单元。 展开更多

关键词 功能梯度材料 等参梯度单元 结构分析 有限元 uel

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橡胶类大变形材料有限元模拟及材料参数的确定 被引量：3

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作者 桑建兵 刘波 +1 位作者 王志亮 郭静 《煤矿机械》 北大核心 2009年第2期64-66,共3页

基于Marc平台通过编写U.ELASTOMER用户子程序将文献[2]中所提出的应变能函数导入有限元程序中,对橡胶楔体与刚性缺口的接触问题进行了有限元分析和模拟。结果表明,橡胶楔体与刚性缺口的接触问题,不包含收缩区和扩张区,楔体尖端压入缺口... 基于Marc平台通过编写U.ELASTOMER用户子程序将文献[2]中所提出的应变能函数导入有限元程序中,对橡胶楔体与刚性缺口的接触问题进行了有限元分析和模拟。结果表明,橡胶楔体与刚性缺口的接触问题,不包含收缩区和扩张区,楔体尖端压入缺口的部分均匀散开,变形区为一均匀区,有限元分析所得到的结果与理论解析解拟合得较好,进一步证明了理论解析解的正确性。 展开更多

关键词 橡胶类材料 接触 用户子程序 非线性有限元

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基于用户子程序的橡胶类材料接触分析 被引量：2

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作者 桑建兵 刘波 +1 位作者 王志亮 陈杰 《煤矿机械》 北大核心 2008年第5期84-86,共3页

基于大型非线性有限元软件MSC.Marc。并利用MSC.Marc提供的二次开发平台,通过编写用户子程序,对刚性楔体和橡胶缺口的接触问题进行了非线性有限元分析。结果表明橡胶缺口的尖端场分为扩张区和收缩区,变形前扩张区十分狭窄,变形后则变得... 基于大型非线性有限元软件MSC.Marc。并利用MSC.Marc提供的二次开发平台,通过编写用户子程序,对刚性楔体和橡胶缺口的接触问题进行了非线性有限元分析。结果表明橡胶缺口的尖端场分为扩张区和收缩区,变形前扩张区十分狭窄,变形后则变得十分宽阔,而收缩区,变形前十分宽阔,而变形后则变得非常狭窄。同时将有限元计算结果与理论解进行比较,结果吻合很好。 展开更多

关键词 橡胶类材料 非线性有限元 接触分析 用户子程序

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基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析 被引量：8

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作者 刘泉声 甘亮 +1 位作者 吴志军 周原 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期393-402,共10页

作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计... 作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。 展开更多

关键词 ABAQUS 零厚度黏聚力单元 水力压裂 流固耦合 用户子程序

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基于不可逆热力学的Ni-Ti合金动态本构模型及其有限元实现 被引量：2

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作者 李云飞 曾祥国 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1676-1680,共5页

为了准确描述Ni-Ti形状记忆合金在高应变率下的动态压缩力学行为,基于不可逆热力学理论框架假定了两个内变量表征Ni-Ti合金应力诱发马氏体相变与塑性屈服的不可逆变形过程,分别推导了马氏体相变与塑性屈服演化规律的主控方程,构建了Ni-T... 为了准确描述Ni-Ti形状记忆合金在高应变率下的动态压缩力学行为,基于不可逆热力学理论框架假定了两个内变量表征Ni-Ti合金应力诱发马氏体相变与塑性屈服的不可逆变形过程,分别推导了马氏体相变与塑性屈服演化规律的主控方程,构建了Ni-Ti合金的三维动态本构模型。根据材料单轴动态压缩实验的应力-应变曲线并采用最小二乘法对本构参数进行了优化识别,然后采用应力补偿更新算法,通过隐式用户子程序接口UMAT将动态本构模型嵌入ABAQUS有限元软件,实现了Ni-Ti合金在高应变率下动态压缩力学行为的数值模拟。通过比对发现,模拟结果与实验数据吻合良好,验证了动态本构模型与UMAT子程序的准确性。本工作为Ni-Ti合金在高速冲击、切削等极端条件下的工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 形状记忆合金 相变-塑性行为 动态本构模型 UMAT子程序 有限元模拟

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基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析 被引量：1

7

作者 曹杨 李杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期139-143,共5页

针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土... 针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型成功嵌入了ABAQUS的主分析模块。经典试验McNeice双向混凝土板的数值模拟结果表明:宏观三角形分区平板壳单元对于描述板壳结构的非线性损伤行为是行之有效的。 展开更多

关键词 假设自然应变 分区平板壳单元 用户自定义单元(uel) 用户自定义材料(UMAT) 损伤能释放率

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基于ABAQUS的非线性粘弹性本构模型二次开发 被引量：6

8

作者 彭云 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第2期38-41,92,共5页

基于大型非线性有限元软件ABAQUS/EXPLICIT所提供的用户材料子程序接口VUMAT,对非线性粘弹性本构模型进行二次开发。通过标准犬骨单轴拉伸算例,验证了子程序的有效性,弥补了ABAQUS仅含线性粘弹性本构模型的不足。文中详述了材料子程序... 基于大型非线性有限元软件ABAQUS/EXPLICIT所提供的用户材料子程序接口VUMAT,对非线性粘弹性本构模型进行二次开发。通过标准犬骨单轴拉伸算例,验证了子程序的有效性,弥补了ABAQUS仅含线性粘弹性本构模型的不足。文中详述了材料子程序开发流程,探讨了涉及的诸多实用技术,可为用户扩充ABAQUS的材料模型提供参考。 展开更多

关键词 非线性粘弹性 本构模型 用户子程序 有限元

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考虑随机几何初始缺陷的储油罐抗震可靠度分析 被引量：1

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作者 徐亚洲 娄燕芳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期35-40,51,共7页

采用屈曲模态的线性组合形成初始缺陷构型,假定缺陷幅值服从零均值正态分布,通过拉丁超立方抽样法生成几何初始缺陷样本。进而,采用增量动力分析法获得加速度峰值与罐壁径向位移最大值的关系,并根据Budiansky-Roth准则确定出地震作用下... 采用屈曲模态的线性组合形成初始缺陷构型,假定缺陷幅值服从零均值正态分布,通过拉丁超立方抽样法生成几何初始缺陷样本。进而,采用增量动力分析法获得加速度峰值与罐壁径向位移最大值的关系,并根据Budiansky-Roth准则确定出地震作用下罐壁失稳临界应力值。基于ABAQUS用户单元子程序实现了基于附加质量法的缺陷储油罐地震反应分析。据此,求解出随机地震作用下考虑和未考虑初始几何缺陷的储油罐可靠度。对比分析表明,随着地震作用的增大,罐壁最大压应力离散程度也增大,其概率分布呈现出非正态性,随机初始几何缺陷显著降低了储油罐的抗震可靠度。 展开更多

关键词 储油罐 uel 附加质量法 随机初始缺陷 可靠度

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加筋路基边坡筋土界面应变软化模型研究 被引量：5

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作者 万小龙 刘运思 +2 位作者 郭志广 傅国庆 周花瑞 《公路工程》 2023年第2期68-72,103,共6页

土与土工合成材料之间相互作用机理的复杂性,使得通用计算程序中简单的接触面单元模型不能满足模拟界面非连续性变形的要求。为了模拟界面的位移-软化特性,通过ABAQUS中FRIC用户子程序二次开发平台纳入了界面非线性应变-软化本构模型。... 土与土工合成材料之间相互作用机理的复杂性,使得通用计算程序中简单的接触面单元模型不能满足模拟界面非连续性变形的要求。为了模拟界面的位移-软化特性,通过ABAQUS中FRIC用户子程序二次开发平台纳入了界面非线性应变-软化本构模型。建立的直剪试验数值模拟验证了界面模型的有效性和可靠性。数值试验与理论计算结果非常吻合,表明该界面模型可以模拟土与土工合成材料界面的非线性位移软化行为。非线性应变软化界面模型在ABAQUS中开发的方法和实现过程为其他界面模型的开发提供了参考。 展开更多

关键词 界面单元 非线性应变软化模型 ABAQUS FRIC用户子程序

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玻-碳混杂纤维缠绕复合材料发射筒发射动力学研究 被引量：5

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作者 孙同生 王琪 于存贵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第24期74-80,共7页

为准确模拟弹丸的膛内运动过程,考虑了玻-碳混杂纤维缠绕复合材料发射筒内火药燃气压力的二维瞬态分布特性,建立了以接触碰撞理论为基础并计及火药燃气强动态冲击作用的非线性弹-管耦合动力学数值分析模型。通过有限元用户自定义子程序... 为准确模拟弹丸的膛内运动过程,考虑了玻-碳混杂纤维缠绕复合材料发射筒内火药燃气压力的二维瞬态分布特性,建立了以接触碰撞理论为基础并计及火药燃气强动态冲击作用的非线性弹-管耦合动力学数值分析模型。通过有限元用户自定义子程序再现了火药燃气压力随时间、空间的动态变化规律及其与弹丸运动相互关联的动力学过程。数值分析结果与实弹射击试验对比,结果表明,所建立的数值仿真模型能够再现实际发射过程中的物理场变化规律,真实地模拟复合材料发射筒的动态应力响应,为复合材料发射筒铺层设计、优化及发射安全性评估提供理论支持。 展开更多

关键词 玻-碳混杂纤维 发射筒 用户自定义子程序 弹-管耦合 有限元分析

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自相似多级纳米蜂窝结构表面效应的有限元模拟 被引量：3

12

作者 赖燕辉 江五贵 +1 位作者 邹航 周宇 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期637-642,共6页

在传统有限元模型的基础上建立了考虑表面效应的有限元用户子程序,通过数值模拟结果与经典问题理论解的对比验证了本文模型的正确性。在此基础上,建立了自相似多级蜂窝的有限元模型,并以铝蜂窝为例研究了其由于表面效应引起的不同方向... 在传统有限元模型的基础上建立了考虑表面效应的有限元用户子程序,通过数值模拟结果与经典问题理论解的对比验证了本文模型的正确性。在此基础上,建立了自相似多级蜂窝的有限元模型,并以铝蜂窝为例研究了其由于表面效应引起的不同方向弹性模量的尺寸依赖性。研究结果表明:表面效应对自相似多级蜂窝在扶手椅型方向和锯齿型方向的作用效果基本一致;随着蜂窝结构级数的增加,(111)晶面引起的表面效应对结构的增强效果不明显,但(100)晶面表面效应对结构的软化效果显著增强。本文提出的研究方法为纳米多级蜂窝结构力学性能的研究提供了一种新的研究手段。 展开更多

关键词 自相似多级纳米蜂窝结构 表面效应 有限元模拟 用户子程序

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多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测 被引量：3

13

作者 孙同生 于存贵 +1 位作者 秦予铮 王琪 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期60-67,共8页

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预... 为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。 展开更多

关键词 储运发射箱 复合材料定向器 长期储存 蠕变变形 有限元分析 用户自定义子程序

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针织混杂结构复合材料T字梁准静态弯曲性质和有限元模型模拟

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作者 李春燕 胡红 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期410-414,共5页

在MTS810试验机上对3种不同筋高的针织混杂结构复合材料T字梁进行准静态弯曲测试,得到各自的弯曲载荷—位移曲线,进而研究材料的能量吸收和破坏模式.利用ABAQUS有限元模型(FEM)软件及用户自定义材料子程序(UMAT)模拟试验过程,通过计算... 在MTS810试验机上对3种不同筋高的针织混杂结构复合材料T字梁进行准静态弯曲测试,得到各自的弯曲载荷—位移曲线,进而研究材料的能量吸收和破坏模式.利用ABAQUS有限元模型(FEM)软件及用户自定义材料子程序(UMAT)模拟试验过程,通过计算得到载荷—位移曲线和破坏效果.将模拟结果与试验结果进行比较,可以看出两种分析结果比较吻合,表明用户子程序编写正确,并揭示筋高对复合材料T字梁的破坏及吸收能量影响显著. 展开更多

关键词 针织混杂结构 复合材料T字梁 筋高 用户子程序 有限元模型(FEM)

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一种新的超弹性本构模型用户材料子程序开发

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作者 韦雅宁 魏志刚 左俊杰 《蚌埠学院学报》 2023年第5期58-63,共6页

橡胶超弹性本构模型不仅可对橡胶在工程中的应用提供理论指导,还可进一步将本构关系写入有限元中用于仿真模拟。为此提出了一个新的超弹性本构模型,该模型能够较好地拟合三类拉伸实验数据,并基于所提出的本构模型开发ABAQUS用户材料子程... 橡胶超弹性本构模型不仅可对橡胶在工程中的应用提供理论指导,还可进一步将本构关系写入有限元中用于仿真模拟。为此提出了一个新的超弹性本构模型,该模型能够较好地拟合三类拉伸实验数据,并基于所提出的本构模型开发ABAQUS用户材料子程序UMAT。将所开发的子程序用于三类拉伸实验有限元仿真,对比仿真结果和本构模型的理论值可以发现,两者间只存在细微误差,表明所开发的子程序能够契合本构模型的力学描述。 展开更多

关键词 超弹性本构模型 有限元法 用户材料子程序UMAT 弹性张量

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