adina学习交流之自定义材料开发原

ADINA（ADINA（）ADINA（ADINA（）ADINA自定义材料开发原理与实际操作大学lynnxiong(十方 前 荷载增量步与应变小增量 非线性有限元的基本解 ADINA与子程序的实际调用过 二次开发实际操 自定义材料开发综 开发环 开发步 注意事 参考文 附 ADINA（）ADINA（）ADINAADINAADINA（）前ADINA自定义材料的二次开发资料较少，其自带的英文理论手册，以及长江水利在二十世纪八十年代翻译的ADINA用户手册中，虽然有一定的介理论的基础上，结合实际程序调试过程，以及参考了ABAQUS二次开发的一些资相关开发人员迄今为止所理解的一个计算过程，可能有错误，大家参考。此ADINA调用子程序过荷载增量步与应变小增量ADINAstept，Δt，在应STRAIN；另一种是小增量步，由一个step的时间增量除以τ，Δτ之类，在应变方面的表示是DEPS（子程序中），每个step的小增量个数在二次开发中是由用户输入的，在自定义材料中numberofstrainsubdivision处指定（下文记为INTER），ADINA10。图2-1小增量步示意2-1ADINA结构理论手册中的示意图，ΔeijDEPS。按

STRAIDEPSINTE非线性有限元的基本解ADINAGAUSSINTEGRATION

K()-其中K()为刚度矩阵，为节点位移，P为节点荷载，非线性的涵义就在于K()是随变化的在不知道之前，K()也是不知道的恰恰就是我们所要求的未知量，因此，不能地求解出来，而要采用某些方法，在实际的求解过，基本解法有两种，即增量法和迭代法。采用增量法分析非线性问题时，把荷载划分为许多荷载增量（很多step），step中，假到最终所要求的，P所对应的位移。根据每个step中使用的刚度矩阵，增量法可分为始点刚度法和中点刚度法等，如图2-2所示。图2-2始点刚度法和中点刚度所使用的刚度矩阵，迭代法可分为直接迭代法（割线刚度），牛顿法或者N-R法（切线刚度），简化牛顿法（迭代过刚度矩阵不变），修正牛顿法（经过M次迭代后，变一次刚度矩阵），拟牛顿法（以类似“差商”的递推代替导数来求刚度矩阵），以割线和切线刚度的求解过程如图2-3所示。在ADINA的Control/SolutionProcess/I tionMethod中可以选择迭代方法，有修正的牛顿法，完全牛顿法和BFGS法（属于拟牛顿法）。图2-3迭代点：一是它比迭代法通常要消耗的计算时间；二是不知道近似解与真解相差个荷载增量步中进行若干次迭代，如图2-4所示。图2-4混合ADINA与子程序的实际调用过再回到ADINA对二次开发子程序的调用上，先简单提下自定义材料子程序的key来控制，key=1是在开始计算时调用一次，它指示把积分点上的变量初始化。key=2在对每个step的每个DEPS调用一次，它指示在主程序求出节点位移、并传递给子程序之后，计算应力。key=3在需要计算刚度矩阵时key=2时最后一次小增量步应力计算后更新的变量值。key=4主要是打印应力等。在编程序时，key=1、key=4ADINA给出的用户子程序例子，无需改动，只需在key=2key=3以上几乎是我们所看到的关于ADINA二次开发流程方面的所有信息，看完这叙述加流程图的方式来说明ADINA的实际调用子程序过程。图2-5为计算的流程图，ADINA主程序使用混合法进行计算，在每一个荷载key=3D，以此形成整体刚度矩阵K，通过平衡方程求得位移增量Ukey=2程序段，在上述step和迭代过，若使用全牛顿法，则在每个step和每次迭代中都重新计算刚度矩阵；若使用修正的牛顿法，则仅在每个step重新计算刚度矩阵；若采用的是拟牛顿法，BFGSstep重新计算。key=2计算应力增量时，可以不用DEPS，而直接用应变增量，此时有点“全量法”的意思。当INTER1时，实际上应变小增量就等于应变增量了。key=2ForwardintegrationAfterwardintegration，其中向前积分是显式的，向后积分是隐式的。key=3key=2的最后一次小stepkey=2key=3。已知(Stress)i-应变增量等分成N应变增量等分成N是否是否第i+1个图2-5ADINA调用子程序流程二次开发实际操自定义材料开发综2D3D实体单元（SolidCUSER22D实体单元的，CUSER33DADINA提供的自定义材料子程序材料模 二 三Viscosticmaterialmodel ovl30u_pl1.f ovl40u_pl1.fThermo-sticityandcreepmaterial Concretematerialmodel,includingcreepViscoelasticmaterialRamberg-Osgoodmaterialmodelwithmixed开发环ADINA采用面向对象的语言标准FORTRAN进行二次开发，本构模型以动态链接库文件的形式提供给用户，在计算过主程序会自动调用用户指定的本构模Fortran6.6的开发环境中进行编译生成，然后由主程序调用执行。不同模块的dllADINA模块：adusr.dllADINA-T模块：atusr.dllADINA-F模块：afusr.dllADINA-FSI模块：adfusr.dllADINA-TMC模块：adtusr.dll开发步修改子程序，比如Makefile.adusrMAT3D_OBJ=cmdFortrancdC:\ProgramFiles\VisualStudio\DF98\BIN\cdC:\ProgramFiles\ADINA\ADINASystemnmake/fusrdll文件夹会生成新的adusr.dll文件，将ADINA文件夹中原dll文件备份，再将新生成的adusr.dllbinADINA-AUI注意事由于Adina版本不同，变量个数不同，因此在哪个版本的ADINA中使用自定义材料，就要按照哪个版本写子程序的变量，同时需要使用该版本的所提供的Makefile.adusr文件进行和编译。参考文[1].朱伯芳.有限单元法原理与应用.[2].,胡家振译.ADINA用户手册(卷二).长江水利计算中心.1987.[3].殷有泉.非线性有限元基础..2007.[4].ADINAR&D,Inc.ADINATheoryandModelingGuide.[5].,江涛,陈松.ADINA软件中邓肯—张模型的二次开发与应用.水能源科学.25(2).2007.[6].丁涛,山,刘杰.ADINA软件中用户自定义材料初探.三峡大学学报(自然科学版).26(6).2004.附SUBROUTINECUSER3[DLLEXPORT]+12346+CCC .C CC C LinearElasticModelfor3-DSOLID C CC C ADDITIONAL C C C C YOUNG'SMODULUS C. POISSON'SRATIO(INPUT) C......................................................................CIMPLICITDOUBLEPRECISION(A-H,O-ZCDIMENSIONIA(*),A(*)REALADIMENSIONSTRESS(6),STRAIN(6),DEPS(6),D(6,6),EPS(6)DIMENSIONDEPST(6),THSTR1(6),THSTR2(6)DIMENSIONPHIST(3,3),PRST(3),DPSP(6),TGRAD(3)DIMENSIONARRAY(*),IARRAY(*)DIMENSIONCTD(98),CTDD(98),CTI(99),SCP(99)DIMENSIONDP(6,6)DIMENSIONDIMENSIONNODNUM(*),XYZ(3,*)DIMENSIONDPJE1D(6),DPJE2D(6,6)DIMENSIONCDIMENSIONEPR(6),DSAVECDATATOL1/1.E-2DATAC1D3/.33333333333333D0/DATAC2D3/.66666666666666D0/DATAXVUFL/1.D-300/GOTO(1,2,3,4), KEY= INITIALIZECOMPONENTSOFREALANDINTEGERWORKINGARRAYS (INITIALIZEARRAY(60)ANDIARRAY(2))C

DO11I=1,LGTH111ARRAY(I)=0.0DO12I=1,LGTH212IARRAY(I)=0 KEY= INTEGRATIONOFELEMENTSTRESSES (CALCULATESTRESS(6)) ** INSER USER-SUPPLIE CODIN LINEARELASTICMATERIAL FOR 3-D SOLID ELEMENTSC ARRAYS/VARIABLESUSAGE YOUNG*S Cp=-davg*YM/(1.0-CCCC*IKEY=C*IFORMCONSTITUTIVELAWC*I(CALCULATED(6,6)) ** INSER USER-SUPPLIE CODIN ELASTICORAPPROXIMATEELASTIC-VISCOSTICCONSTITUTIVEMATRIXPR=DO315I=DO315J=1,6315D(I,J)=0.D0CM=YM/(1.-2.*PR)AE=(1.+PR)/YMCP=C INCASEOFVISCOSTICFLOWINTHETIMESTEP,CORRECTTHE CONSTANTCPC IF(EST.GT.YLD)CP=CP+1.5*DDT*GAMA*(EST/YLD-1.)/ESTCP=1./CPC11=(CM+2.*CP)/3.C12=(CM-CP)/3.D(1,1)=C11D(1,2)=C12D(1,3)=C12D(2,2)