abaqus standard子程序能直接挪到explicit里用吗？实测验证

# abaqus standard子程序能直接挪到explicit里用吗？

Syntax error in UMAT，换成Explicit提交之后，编译报的第一条就是这个。把UMAT文件后缀改成.for直接拿去编VUMAT，编译器一脸懵。答案很直接：不能直接挪。UMAT和VUMAT是两个完全不同的接口，FORTRAN的subroutine名字、参数列表、调用机制全都不一样，源码贴过去第一步就编不过。

UMAT的接口长这样：subroutine UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)。VUMAT的接口是：subroutine VUMAT(NBLOCK,NDIR,NSHR,NSTATEV,VARS,COORDMP,CHARLENGTH,VEL,STRESSOLD,STATEOLD,ENERINTERN,ENERINELAS,STRESSNEW,STATENEW,STRAININC,DFGRD0,DFGRD1,TIME,TIMEINC,STEPTIME,CMNAME,ORNAME,NPROPS,PROPS,COORDS,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,JSTEP,KINC)。参数列表完全不同，UMAT里单个积分点调用一次，VUMAT是一次处理一个block的材料点。VUMAT的变量后缀带“Old”和“New”，对应时间增量步前后的状态，这个两态架构在UMAT里没有。

DDSDDE不用写了。UMAT里必须提供的一致性切线刚度矩阵，VUMAT里根本不需要，显式求解不做迭代，用不到这个矩阵。删掉DDSDDE相关的所有代码，包括矩阵的计算和赋值。UMAT里的DROT旋转增量在VUMAT里也没了，VUMAT提供DFGRD0和DFGRD1，需要自己做极分解提取旋转张量R，然后计算客观应力率。Jaumann应力率那一套在VUMAT里要重写，不是把DROT删掉就完了。

剪切应变的存储方式不一样。UMAT里剪切应变分量用的是工程剪应变，γ12=2ε12。VUMAT里用的是张量剪应变，ε12就是ε12，不乘2。从UMAT搬到VUMAT的时候，读入的应变增量STRAININC要先除以2再参与本构计算，输出的应力反过来，算完的剪应力分量乘不乘2看本构方程的具体形式。这一步错了，剪切响应会差一倍。

VUMAT是在corotational坐标系里算的，应力和应变都是相对于随材料旋转的局部坐标系，不是当前构型下的Cauchy应力。UMAT里通常直接输出Cauchy应力，VUMAT里如果要跟ODB里的结果对，需要做坐标变换，S_true=R·S·R^T，R从DFGRD1极分解得到。小变形下差别不大，大变形剪切工况下误差会很明显。

状态变量的管理也不同。UMAT里STATEV是单点数组，VUMAT里STATEOLD和STATENEW按block组织，维度是NBLOCK×NSTATEV，每个block内的材料点循环处理。NSTATEV的定义方式一样，在*DEPVAR里设，但初始化要注意，VUMAT里所有内部变量默认初始化为零，损伤变量如果以0表示完好状态，初始值不用改，如果以1表示完好就需要在第一步手动赋值。UMAT里循环写习惯了的do i=1,npt之类，在VUMAT里改成do k=1,nblock，然后内层再处理每个材料点。

有一次帮同事迁移一个晶体塑性UMAT到VUMAT。他直接把UMAT源码改了个名字，删了DDSDDE，其他照搬，编译过了，跑起来应力全乱。打开他的代码一看，剪切应变增量没除以2，剪应力结果偏大了一倍；Jaumann应力率的旋转项还在用DROT，那个变量在VUMAT里根本不存在，相当于没做旋转修正。那天下午他在我工位上改代码，旁边同事开视频会，声音外放，叽叽喳喳的，他戴着耳机皱着眉一行一行看。改完剪切应变那步之后，单轴拉伸的结果跟UMAT对上了，但纯剪切工况还是对不上。后来又发现极分解那步他的R提反了，用的是U不是R，改过来才对上。整个迁移花了两天，代码量其实不多，但每个变量的含义都要重新理解一遍。

编译方式也不一样。UMAT编出来的是standardU.dll，VUMAT编出来的是explicitU.dll和explicitU-D.dll，后者是双精度版本。abaqus make library=usub.for命令会根据子程序类型自动生成对应的dll，但如果是混合了UMAT和VUMAT的同一个文件，得拆开分别编译。INP文件里*USER MATERIAL的用法一样，但UMAT需要额外加*DEPVAR和*USER MATERIAL, CONSTANTS，VUMAT也是，*DEPVAR的数量要跟NSTATEV一致。

子程序里调用的ABAQUS工具函数也不通用。UMAT里常用的GETVRM、SINV、SPRINC这些在VUMAT里没有直接对应的替代，需要自己用FORTRAN写。VUMAT里没有UMAT里那种逐点调用的机制，想输出中间变量只能靠STATEV往ODB里存，后处理的时候用ABQ_STATE_j读出来。

迁移之前先做一个单单元模型验证。一个C3D8R单元，单轴拉伸，跟UMAT的结果逐点对比应力应变曲线；再做一个纯剪切工况，验证剪切应变和旋转修正那部分。单单元过了再上多单元模型。VUMAT的调试比UMAT麻烦，Explicit不写msg里的迭代信息，出了错只能靠write(*,*)往屏幕打，或者存到STATEV里后处理看。D:\temp\vumat_test\single_elem.inp，*USER MATERIAL, CONSTANTS=8，*DEPVAR，*SOLID SECTION, ELSET=ALL, MATERIAL=USERMAT。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删