統(tǒng)一強(qiáng)度理論的ABAQUS二次開發(fā)及其應(yīng)用.pdf

1、大型通用有限元軟件ABAQUS以其豐富的材料庫和強(qiáng)大的非線性計(jì)算功能被廣泛運(yùn)用于巖土工程領(lǐng)域。然而，其自帶的巖土本構(gòu)模型都忽略了中間主應(yīng)力的作用，因而并不能全面地反應(yīng)巖土材料的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)。俞茂宏提出的雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論在理論上彌補(bǔ)了這一缺陷，該理論通過引入中間主應(yīng)力影響系數(shù)b來不同程度地考慮中間主應(yīng)力的作用。
　　本文利用ABAQUS提供的用戶材料子程序接口UMAT，在ABAQUS中開發(fā)出了統(tǒng)一強(qiáng)度理論模型，擴(kuò)充了ABAQUS軟件

2、材料庫。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作：(1)采用顯式增量法，推導(dǎo)出了統(tǒng)一強(qiáng)度理論彈塑性本構(gòu)關(guān)系的張量表達(dá)式。采用Fortran語言編寫出了相應(yīng)的用戶材料接口子程序UMAT，并將其嵌入到ABAQUS軟件當(dāng)中。(2)通過利用迭代法和子增量法分別修正了比例因子r和拉回漂離屈服面的應(yīng)力、應(yīng)變，減小了顯式算法造成的屈服面漂移，提高了算法精度。(3)對整個(gè)UMAT接口子程序的編譯、運(yùn)行環(huán)境的安裝以及子程序的調(diào)試方法和具體步驟做了詳細(xì)介紹。給出了在二

3、次開發(fā)過程中應(yīng)當(dāng)注意的一些問題，同時(shí)還結(jié)合自身開發(fā)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些在子程序編寫和調(diào)試過程中的常見錯(cuò)誤及其相應(yīng)處理方法。(4)通過單軸壓縮、單軸拉伸以及純剪條件下的單個(gè)單元模型將開發(fā)的UMAT計(jì)算結(jié)果與ABAQUS自帶Mohr-Coulomb模型數(shù)值解相比較，結(jié)果精度很相似；此外還建立靜水壓力下地下硐室多單元模型，將開發(fā)的UMAT數(shù)值解與芬納公式的解析解相比較，也得到了很吻合的結(jié)果，從而驗(yàn)證了統(tǒng)一強(qiáng)度理論二次開發(fā)的正確性。(5)通過改變中間