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UMAT 子程序具有强大的功能，使用UMAT 子程序：

(1) 可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS 材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。

(2) 几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQUS 中的任何单元；

(3) 必须在UMAT 中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。

(4) 可以和用户子程序“USDFLD”联合使用，通过“USDFLD”重新定义单元每一物质点上传递到UMAT 中场变量的数值。

由于主程序与UMAT 之间存在数据传递，甚至共用一些变量，因此必须遵守有关UMAT 的书写格式，UMAT 中常用的变量在文件开头予以定义，通常格式为：

SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,

     1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,

     2 STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,

     3 NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,

     4 CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)

C

      INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'

C

      CHARACTER*80 CMNAME

      DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),

     1 DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),

     2 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),

     3 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)

      user coding to define DDSDDE, STRESS, STATEV, SSE, SPD, SCD

      and, if necessary, RPL, DDSDDT, DRPLDE, DRPLDT, PNEWDT

      RETURN

      END

变量释义如下。

DDSDDE(NTENS,NTENS)：是一个NTENS 维的方阵，称作雅可比矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。DDSDDE（ I，J）表示增量步结束时第J 个应变分量的改变引起的第I 个应力分量的变化，通常雅可比是一个对称矩阵，除非在“*USER MATERIAL”语句中加入了“UNSYMM”参数。

 

STRESS （NTENS）：应力张量矩阵，对应NDI 个直接分量和NSHR 个剪切分量。在增量步的开始，应力张量矩阵中的数值通过UMAT 和主程序之间的接口传递到UMAT 中，在增量步的结束UMAT 将对应力张量矩阵更新。对于包含刚体转动的有限应变问题，一个增量步调用UMAT 之前就已经对应力张量的进行了刚体转动，因此在UMAT 中只需处理应力张量的共旋部分。UMAT 中应力张量的度量为柯西（真实）应力。

 

STATEV （NSTATEV）：用于存储状态变量的矩阵，在增量步开始时将数值传递到UMAT 中。也可在子程序USDFLD或UEXPAN 中先更新数据，然后增量步开始时将更新后的数据传递到UMAT 中。在增量步的结束必须更新状态变量矩阵中的数据。和应力张量矩阵不同的是：对于有限应变问题，除了材料本构行为引起的数据更新以外，状态变量矩阵中的任何矢量或者张量都必须通过旋转来考虑材料的刚体运动。状态变量矩阵的维数，等于关键字“*DEPVAR”定义的数值。状态变量矩阵的维数通过ABAQUS 输入文件中的关键字“*DEPVAR”定义，关键字下面数据行的数值即为状态变量矩阵的维数。

 

SSE ，SPD，SCD：分别定义每一增量步的弹性应变能，塑性耗散和蠕变耗散。它们对计算结果没有影响，仅仅作为能量输出。

 

RPL：单位时间产生的热生成率。

DDSDDT(NTENS)：与温度相关的应力增量矩阵。

DRPLDE(NTENS)：RPL对应变增量的变化率矩阵。

DRPLDT：RPL对温度的变化率矩阵。

 

PNEWDT：Ratio of suggested new time increment to the time increment being used

STRAN(NTENS)：An array containing the total strains at the beginning of the increment，应变矩阵。

DSTRAN(NTENS)：应变增量矩阵

TIME(1)：Value of step time at the beginning of the current increment or frequency，当前增量步的step time.

TIME(2)：Value of total time at the beginning of the current increment.当前增量步的总时间。

DTIME：时间增量。

TEMP：Temperature at the start of the increment.增量步开始时的温度值。

DTEMP：温度增量。

 

PREDEF：Array of interpolated values of predefined field variables at this point at the start of the increment, based on the values read in at the nodes.增量步开始时的预定义场的节点内插值。

DPRED：预定义场的增量。

CMNAME：用户定义的材料名称。字符串。

NDI：Number of direct stress components at this point。直接应力的数目，其实应该就是正应力。

NSHR：剪应力的数目。

NTENS：NDI+NSHR。

 

NSTATV：状态变量的数目。

PROPS(NPROPS)：用户定义的材料常数数组。

 

COORDS：某点的坐标系数组。

DROT(3,3)：转动增量数组。

CELENT：单元特征长度。

 

DFGRD0(3,3)：增量步开始时的变形梯度数组。

DFGRD1(3,3)：增量步结束时的变形梯度数组。

 

NOEL：单元号。

NPT：积分点号。

 

LAYER：层号，用于复合材料壳单元。

KSPT：Section point number within the current layer.

KSTEP：Step number.

KINC：Increment number.