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Abaqus 分析用户手册-材料卷午多孔压力的单元定义多孔体体模量（见“为分析种类选择合适的单元” 用户手册一一单元卷》的1.1.3节）。
产品：Abaqus/StandardAbaqus/CAE
“孔隙流体流动属性：概览”DBJ43／T 002-2010 预拌砂浆生产与应用技术规程.pdf，6.6.1节 。“材料库：概览”，1.1.1节 .*SORPTION ·“定义流体填充的多孔介质”中的“定义吸附”，《Abaqus/CAE用户手册》（在线 HTML版本）的12.12.3节
。“孔隙流体流动属性：概览”，6.6.1节 。“材料库：概览”，1.1.1节 .*SORPTION ·“定义流体填充的多孔介质”中的“定义吸附”，《Abaqus/CAE用户手册》（在线 HTML版本）的12.12.3节
吸附性： ·定义多孔材料在部分饱和流动条件下的吸收/外吸渗行为。 用于耦合的润湿液体流动和多孔介质应力分析（“耦合的孔隙流体扩散和应力分析” 《Abaqus分析用户手册 分析卷》的1.8.1节）。
吸附性： ·定义多孔材料在部分饱和流动条件下的吸收/外吸渗行为。 用于耦合的润湿液体流动和多孔介质应力分析（“耦合的孔隙流体扩散和应力分析” 《Abaqus分析用户手册 分析卷》的1.8.1节）。
当总的孔压力变成负值时，多孔介质变成部分饱和见“多孔介质的有效应力原
Abaqus分析用户手册——材料卷
当在流动通过多孔介质的分析中包括了部分饱和的时候，应当对吸收行为、外吸渗行为 和扫描行为（吸收和外吸渗之间）分别进行定义。这些行为在下文中进行了定义。如果完 全没有定义吸附，则Abaqus/Standard假设所有ww值为完全的饱和流动（s=1.0）。 强烈的非对称部分饱和流动耦合方程来自吸附的定义。如果需要进行部分饱和的分析 （即如果定义了吸附），则Abaqus/Standard自动使用其非对称矩阵存储和求解策略。
吸收和外吸渗行为可以通过下面的分析形 式来定义：
定义介于吸收和外吸渗之间的行为
吸渗仅能用于允许孔隙压力的单元中（见“为一个分析类型选择合适的单元” 《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的1.1.3节）。
Abaqus分析用户手册 一材料卷
产品：Abaqus/StandardAbaqus/CAE
“孔隙流体流动属性：概览”，6.6.1节 ·“材料库：概览”，1.1.1节 *CGEL 。“定义流体流动的多孔材料”中的“定义一个凝胶溶胀”，《Abaqus/CAE用户手册》 （在线HTML版本）的12.11.4节
凝胶溶胀模型： ·允许模拟在部分饱和的多孔介质中膨胀并容纳润湿液的凝胶颗粒的生长。 适合在吸湿问题中使用，通常与聚合物材料相关，例如在尿布的分析中。 ·可以用于耦合的孔隙流体流动和多孔介质应力分析（见“耦合的多孔流动扩散和应力 分析”，《Abaqus分析用户手册一一分析卷》的1.8.1节）
简单的凝胶溶胀模型是一个半径为的球形凝胶颗粒集的理想化模型。溶胀 多孔介质中的本构行为”，《Abaqus理论手册》的2.8.3中进行了详细的讨论） 下式给出
如果数学结果不是正的，则将角括号《）中的项的任何组值设定为 式中 完全膨胀半径； T 凝胶颗粒的松弛时间； S 周围介质的饱和度： rdy 凝胶颗粒完全干燥时的半径； nJ 凝胶颗粒在其必须接触前可以达到的最大半径； 4/2k 3nJ 体积完全被凝胶占据时的有效凝胶半径；
溶胀凝胶模型仅能用于允许孔隙压力的单元中（见“为一个分析类型选择合适的单 元”，《Abaqus分析用户手册一单元卷》的1.1.3节）
品：Abaqus/Standard Abaqus/CAE
。“孔隙流体流动属性：概览”，6.6.1节 “材料库：概览”，1.1.1节 ·*MOISTURESWELLING ·“定义流体填充的多孔材料”中的“定义吸湿溶胀”，《Abaqus/CAE用户使用手册》 （在线HTML版本）的12.12.3节
吸湿溶胀： ·定义在部分饱和流动条件下，多孔介质固体框架的饱和驱动体积溶胀。 ·可以用于耦合的润湿液流动和孔隙介质应力分析中（见“耦合的孔隙流体扩散和应力 分析，《Abaqus分析用户手册一一分析卷》的1.8.1节）。 ·可以是各向同性或者各向异性的
及湿溶胀模型假定孔隙介质固体骨架的体积溶胀，是部分饱和流动条件下润湿液饱和度
吸湿溶胀模型假定孔隙介质固体骨架的体积溶胀，是部分饱和流动条件下润湿液饱和度
Abaqus分析用户手册 一材料卷
的函数。当孔隙流体压力u为负时，孔隙介质是部分饱和的（见“孔隙介质的有效应力原 理”，《Abaqus理论手册》的2.8.1节）。 假定溶胀行为是可逆的。溶胀应变的对数度量是参考初始饱和度计算的，则
用户可以将初始饱和度值定义成初始条件。如果没有给出初始饱和度值，则默认为完全 饱和（饱和度为1.0）。对于部分饱和，初始饱和度和孔隙流体压力必须一致，也就是说， 孔隙流体压力必须位于初始饱和度值的吸收和外吸渗之间（见“渗透性”，6.6.2节）。如 果不是这种情况，Abaqus/Standard将按照需要调整饱和度值来满足此要求。 输人文件用法：*INITIALCONDITIONS，TYPE=SATURATION Abaqus/CAE用法：Loadmodule：CreatePredefinedField：Step：Initial：为Category选择 Other并为TypesforSelectedStep选择Saturation
通过定义比值、[22和33，可以在吸湿溶胀行为中包含各向异性，这样，三个比中的
两个或者更多将不同。如果没有指定比r，则Abaqus/Standard假定溶胀是各向同性的，并 且r22=rga=1.0。吸湿溶胀应变方向取决于用户指定的局部方向（见“方向”，《Abaqus 分析用户手册一一介绍、空间建模、执行与输出卷》的2.2.5节）。 输入文件用法：使用下面的两个选项： *MOISTURESWELLING *RATIOS *RATIOS选项应当紧接着*MOISTURESWELLING选项。 Abaqus/CAE 用法：Property module:material editor：Other→Pore Fluid→Moisture Swelling:Suboptions+Ratios
吸湿溶胀模型仅能用于允许孔隙压力的单元中（见“为分析类型选择合适的单元” 《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的1.1.3节）。
溶胀模型仅能用于允许孔隙压力的单元中（见“为分析类型选择合适的单元 分析用户手册—一单元卷》的1.1.3节）。
“用户定义的力学材料行为”，6.7.1 “用户定义的热材料行为”，6.7.2节
6.7.1用户定义的力学材料行为
T:Abaqus/StandardAbaqus/ExplicitAb
UMAT”，《Abaqus用户子程序参考手册》的1.1.40节 ·“VUMAT”，《Abaqus用户子程序参考手册》的1.2.17节 *USERMATERIAL O*DEPVAR “指定解相关的状态变量”，《Abaqus/CAE用户手册》（在线HTML版本）的 12.8.2节 。“为用户材料定义常数”，《Abaqus/CAE用户手册》（在线HTML版本）的12.8.4节
Abaqus中用户定义的力学材料行为： ·通过一个接口来提供，据此，任何力学本构模型均可以加入库中。 ·要求本构模型（或者模型库）在用户子程序UMAT（Abaqus/Standard）或者VUMAT Abaqus/Explicit）中编程实现。 ·要求相当的努力及专业知识：此特征是非常通用并强大的，但是其使用并非只进行日 常练习即可掌握。
Abaqus分析用户手册—材料卷
被拉伸后棍的应力是11，并且此应力在刚体旋转中不会发生变化。作为刚体旋转的结果， X'Y坐标系是共旋坐标系。因此，可直接计算出应力张量和状态变量，并且在用户子程序 VUMAT中使用应变张量来更新，因为所有这些量都在共旋系统中；这些量不需要旋转，不 像在用户子程序UMAT中有时要求的那样必须旋转
用户子程序UMAT或者VUMAT中所需的任何材料常数，必须指定成用户定义材料行为 的一部分。将忽略相同材料定义中包含的任何其他机械材料行为（除了热膨胀，在Abaqus/ Explicit中还不包括密度）；用户定义的材料行为要求所有机械材料行为的计算在子程序 UMAT或者VUMAT中编程实现。当使用用户定义的材料行为时，Abaqus/Explicit中要求包 含密度（“通用属性：密度”，1.2节）。 输入文件用法：在Abaqus/Standard中，使用下面的选项指定用户定义的材料行为： *USERMATERIAL,TYPE=MECHANICAL, CONSTANTS=约束的数量 在Abaqus/Explicit中，同时使用以下两个选项指定用户定义的材料 行为： *USERMATERIAL，CONSTANTS=约束的数量 *DENSIT'Y 在任何情况下，用户必须指定输人材料常数的数量 Abaqus/CAE用法：在Abaqus/Standard中，使用下面的选项指定用户定义的材料行为：
Abaqus/Standard中的非对称方程解
许多机械本构模型要求解相关的状态变量存储（率本构形式中的塑性应变、“背应力” 饱和值等，或者积分形式的理论历史数据）。在相关材料定义中，用户必须为这些变量分配 存储空间（见“用户子程序：概览”中的“分配空间”，《Abaqus分析用户手册一一分析 卷》的13.1节）。与一种用户定义的材料相关联的状态变量的数目没有限制。 每一个增量开始时的材料状态与用户子程序一起提供，如下面描述的那样。它们必须为 新应力和新内部状态变量返回值。与UMAT和VUMAT相关的状态值可以采用输出标识符 SDV和SDVn输出到输出数据文件（.odb）和结果文件（.fil）中（见“Abaqus/Standard输 出变量标识符”，《Abaqus分析用户手册一一介绍、空间建模、执行与输出卷》的4.2.1节、 以及“Abaqus/Explicit输出变量标识符”，《Abaqus分析用户手册一一介绍、空间建模、执 行与输出卷》的4.2.2节）
Abagus/Standard中的材料状态
在每个材料点的每个增量的每个选代上调用用户子程序UMAT。它提供增量开始时的状 态（应力、解相关的状态变量、温度和任何预定义的场变量），并且提供温度的增量、预定 义状态变量的增量、应变的增量和时间的增量。 除了将应力和解相关的状态变量更新为增量结束时的值，子程序UMAT也必须为力学 本构模型提供材料雅可比矩阵a/as。如果本构模型是率的形式，并且在子程序中得到 效值积分，则此矩阵也将取决于所用的积分策略。对于任何不寻常的本构模型，这些将是具 有挑战性的任务。例如，定义雅可比矩阵的精度通常决定了求解收敛速度，并且因此对计算
Abaqus分析用户手册一材料卷
Abaqus/Explicit中的材料状态
使用状态变量从Abaqus/Explicit网格中删除单元
沙漏控制刚度和横向剪切刚度
通常，Abaqus/Standard中退化积分单元的默认沙漏控制刚度以及壳、管和梁单元的横 向剪切刚度，是基于与材料有关的弹性来定义的（“截面控制”，《Abaqus分析用户手 册一一单元卷》的1.1.4节：“壳截面行为”，《Abaqus分析用户手册一单元卷》的3.6.4 节；*选择一个梁单元”，《Abaqus分析用户手册一单元卷》的3.3.3节）。这些刚度取决 于材料初始剪切模量的典型值，例如，它们可以作为包含在材料定义中的弹性材料行为的一 部分给出（线弹性行为”，2.2.1节）。然而，在使用用户子程序UMAT或者VUMAT定义
通常，Abaqus/Standard中退化积分单元的默认沙漏控制刚度以及壳、管和梁单元的 向剪切刚度，是基于与材料有关的弹性来定义的（“截面控制”，《Abaqus分析用户手 册一单元卷》的1.1.4节：“壳截面行为”，《Abaqus分析用户手册一单元卷》的3.6.4 节：“选择一个梁单元”，《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的3.3.3节）。这些刚度取决 于材料初始剪切模量的典型值，例如，它们可以作为包含在材料定义中的弹性材料行为的一 部分给出（"线弹性行为”，2.2.1节）。然而，在使用用户子程序UMAT或者VUMAT定义
的材料的输人预处理阶段，不能得到剪切模量。这样，当使用UMAT来定义具有沙漏模式 的单元所具有的材料行为时，用户必须提供沙漏刚度系数（见“截面控制”中的“抑制沙 漏模式的方法”，《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的1.1.4节）；并且当使用UMAT或 者VUMAT来定义具有横向剪切柔性的梁和壳所具有的材料行为时，用户必须指定横向剪切 刚度（见“选择一个梁单元”，《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的3.3.3节，或者“壳 截面行为”，《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的6.6.4节）
与其他子程序一起使用UMA
Abaqus/Standard中，可以得到与子程序UMAT一起使用的不同的实用子程序。这些实 用子程序在“在Abaqus/Standard分析中得到应力不变量，主应力/应变量与方向和旋转张 量”，《Abaqus用户子程序参考手册》的2.1.11节中进行了讨论。 用户子程序UMATHT可以与UMAT结合使用来定义材料的本构热行为。材料定义中的 与解相关的变量在UMAT和UMATHT中都可以得到。此外，可以使用用户子程序FRIC、 GAPCON和GAPELECRT得到定义面之间的力学、热和电界面
与其他材料模型一起使用UMAT
用户子程序UMAT和VUMAT可以与Abaqus中所有包括力学行为的单元一起使 位移自由度的单元）。
Abaqus分析用户手册一材料卷
6.7.2用户定义的热材料行为
产品：Abaqus/StandardAbaqus/CAE
UMATHT" 《Abaqus用户子程序参考手册》的1.1.42节 *USERMATERIAL *DEPVAR ·“定义用户材料的常数”，《Abaqus/CAE用户手册》（在线HTML版本）的1
Abaqus/Standard中用户定义的热材料行为： ·通过一个接口的方式提供，据此，任何热本构模型均可以加入库中 ·要求在用户子程序UMATHT中编程来实现本构模型
定义的一部分。将忽略相同材料定义包括的任何其他热材料行为：用户定义的热材料行为要 求将所有热行为计算在用户子程序UMATHT中编程实现。 输人文件用法：*USERMATERIAL，TYPE=THERMAL, CONSTANTS=常数的数量 用户必须指定所输人常数的个数。 Abaqus/CAE 用法：Property module:material editor：General→User Material:User materialtype:Thermal
当热传导在用户子程序UMATHT中作为一个温度的函数来定义时，热传导平衡方程将 变得非对称，用户可以选择调用非对称方程求解能力：否则，收敛性将很差。 输人文件用法：*USERMATERIAL，TYPE=THERMAL、 CONSTANTS=常数的数量，UNSYMM Abaqus/CAE 用法：Property module:material editor:General→User Material：User material type：Thermal,切换选中Use unsymmetrie material stiffnessmatrix
许多导热模型要求进行解相关的状态变量储存。这些状态变量可能包括微结构或者当材 料经历相变时的相内容信息。用户必须为这些变量在相关的材料定义中分配存储空间（见 “用户子程序：概览”中的“分配空间”GB／T 12243-2021 弹簧直接载荷式安全阀.pdf，《Abaqus分析用户手册一一分析卷》的13.11 节）。与用户定义的材料相关的状态变量的数量没有限制。 在每个增量的每一个送代材料点上调用用户子程序UMATHT。在增量的开始提供材料 的热状态（解相关的状态变量、温度和任何预定义的场变量）以及温度的增量、预定义场 变量和时间。
子程序UMATHT必须具备以下功能：定义单位质量的内能随温度和温度梯度的变化 定义热流向量随温度及温度梯度的变化将解相关的状态更新为增量结束时的变量值。用户 子程序UMATHT中的热流分量和空间梯度的分量，在基于局部方向使用的方向上（见“方 向”，《Abaqus分析用户手册一一介绍、空间建模、执行与输出卷》的2.2.5节）
子程序UMAT可以与UMATHT结合使用来定义材料的本构力学行为。材料定义中 变量在UMATHT和UMAT中都可以使用。此外，可以使用用户子程序FRIC、GAP APELECRT来定义面之间的力学、热和电界面
其他材料模型一起使用UMA
密度、力学属性和电属性可以包含在材料的定义中DB2306T 085-2019 户外牌匾设置技术规范.pdf，而材料的本构热行为是通过用户子 程序UMATHT来定义的
子程序UMATHT可以与Abaqus/Standard中包含热行为的所有单元一起使用（具有 约单元，如纯导热、耦合的热应力和耦合的热电单元）