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浅谈ABAQUS用户子程序
李青清华大学工程力学系
摘要本文首先概要介绍了ABAQUS的用户子程序和应用程序，然后从参数，功能两方面详细论述了DLOAD, UEXTERNALDB, URDFIL三个用户子程序和GETENVVAR，POSFIL，DBFILE三个应用程序，并详细介绍了ABAQUS的结果文件（.FIL）存储格式。
关键字ABAQUS，用户子程序，应用程序，结果文件
一、前言：
ABAQUS为用户提供了强大而又灵活的用户子程序接口（USER SUBROUTINE）和应用程序接口(UTILITY ROUTINE)。ABAQUS 6.2.5一共有42个用户子程序接口，13个应用程序接口，用户可以定义包括边界条件、荷载条件、接触条件、材料特性以及利用用户子程序和其它应用软件进行数据交换等等。这些用户子程序接口使用户解决一些问题时有很大的灵活性，同时大大的扩充了ABAQUS的功能。例如：如果荷载条件是时间的函数，这在ABAQUS/CAE 和INPUT 文件中是难以实现的，但在用户子程序DLOAD中就很容易实现。
二．在ABAQUS中使用用户子程序
ABAQUS的用户子程序是根据ABAQUS提供的相应接口，按照FORTRAN语法用户自己编写的代码。在一个算例中，用户可以用到多个用户子程序，但必须把它们放在一个以.FOR为扩展名的文件中。运行带有用户子程序的算例时有两种方法，一是在CAE中运行，在EDIT JOB菜单的GENERAL子菜单的USER SUBROUTINE FILE对话框中选择用户子程序所在的文件即可；另外是在ABABQUS COMMAND用运行，语法如下：
ABAQUS JOB=[JOB] USER¡[.FOR]¡C
用户在编写用户子程序时，要注意以下几点：
1．用户子程序不能嵌套。即任何用户子程序都不能调用任何其他用户子程
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序，但可以调用用户自己编写的FORTRAN子程序和ABAQUS应用程序。当用户编写FORTRAN子程序时，建议子程序名以K开头，以免和ABAQUS内部程序冲突。
2．当用户在用户子程序中利用OPEN打开外部文件时，要注意以下两点：一是设备号的选择是有限制的，
只能取15－18和大于100的设备号，其余的都已被ABAQUS占用。二是用户需提供外部文件的绝对路径而不是相对路径。
3．ABAQUS 应用程序必须由用户子程序调用。
当用到某个用户子程序时，用户所关心的主要有两方面：一是ABAQUS提供的用户子程序的接口参数。有些参数是ABAQUS传到用户子程序中的，例如SUBROUTINE DLOAD中的KSTEP，KINC，COORDS；有些是需要用户自己定义的，例如F。二是ABAQUS何时调用该用户子程序，对于不同的用户子程序ABAQUS调用的时间是不同的。有些是在每个STEP的开始，有的是STEP结尾，有的是在每个INCREMENT的开始等等。当ABAQUS调用用户子程序是，都会把当前的STEP和INCREMENT利用用户子程序的两个实参KSTEP和KINC传给用户子程序，用户可编个小程序把它们输出到外部文件中，这样对ABAQUS何时调用该用户子程序就会有更深的了解。
下面就选出几个常用的用户子程序和应用程序进行详细解释：一．SUBROUTINE
DLOAD(F,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,COORDS, JLTYP,SNAME) 参数：
1．F为用户定义的是每个积分点所作用的荷载的大小；
2． KSTEP,KINC为ABAQUS传到用户子程序当前的STEP和INCREMENT值；3． TIME(1),TIME(2)为
当前STEP TIME和INCREMENT TIME的值；
4． NOEL,NPT为积分点所在单元的编号和积分点的编号；
5． COORDS为当前积分点的坐标；
6．除F外，所有参数的值都是ABAQUS传到用户子程序中的。
功能：
1．荷载可以被定义为积分点坐标、时间、单元编号和单元节点编号的函数。
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2．用户可以从其他程序的结果文件中进行相关操作来定义积分点F的大小。
例1：这个例子在每个积分点施加的荷载不仅是坐标的函数，而且是随STEP 变化而变化的。
SUBROUTINE DLOAD(P,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,COORDS,
1 JLTYP,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2),COORDS(3)
CHARACTER*80 SNAME
PARAMETER (PLOAD=100.E4)
C
IF (KSTEP.EQ.1) THEN ！当STEP=1时的荷载大小
P=PLOAD
ELSE IF (KSTEP.EQ.2) THEN    ！当STEP＝2时的荷载大小
P=COORDS(1)*PLOAD      ！施加在积分点的荷载P是坐标的函数
调用子程序的例子
ELSE IF (KSTEP.EQ.3) THEN    ！当STEP=3时的荷载大小
P=COORDS(1)**2*PLOAD
ELSE IF (KSTEP.EQ.4) THEN    ！当STEP=4时的荷载大小
P=COORDS(1)**3*PLOAD
ELSE IF (KSTEP.EQ.5) THEN    ！当STEP=5时的荷载大小
P=COORDS(1)**4*PLOAD
END IF
RETURN
END
二． UBROUTINE UEXTERNALDB(LOP,LRESTART,TIME,DTIME,KSTEP,KINC) 参数：
用户可以利用LOP开关来控制自己的代码程序何时被ABAQUS调用。LOP=0（3）表示在计算的开始（
结束）ABAQUS调用此用户子程序；LOP=1 (2) 表示在每个INCREMENT的开始（结束）ABAQUS调用此用户子程序；LOP了＝4 表示在每个RESTART的开始ABAQUS调用此用户子程序。这为用户子程序提供了很大的灵活性。
功能：
1．可以用来和其它用户子程序及其它软件进行数据通讯。
2．可以用来在适当的时间打开，关闭外部文件。
3．用户可以把自己编写的ABAQUS扩充功能的程序代码通过此用户子程序嵌
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例2．新建一个与JOB名相同但扩展名(.ALE)不同的文件，此用户子程序用到了GETENVVAR应用程序来获得ABAQUS的环境变量，用DMKNAME子程序来合成所需的文件名。
SUBROUTINE UEXTERNALDB(LOP,LRSTART,TIME,DTIME,KSTEP,KINC)
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
CHARACTER XINDIR*255,XFNAME*80
CHARACTER DMKNAME*255,FNAMEX*80
C
LXFNAME=0
LXINDIR=0
XFNAME =' '
XINDIR =' '
CALL GETENVV AR('FNAME',XFNAME,LXFNAME)  !读取input文件名
CALL GETENVV AR ('OUTDIR',XINDIR,LXINDIR)    !读取input文件所在的路径IF(LOP.EQ.0) THEN
FNAMEX=DMKNAME(XFNAME(1:LXFNAME),XINDIR(1:LXINDIR), '.ALE')
！生成所要新建文件的文件名
OPEN(UNIT=17,FILE=FNAMEX,STATUS='UNKNOWN',FORM='FORMATTED')
！打开文件
WRITE(17,*)'Opening new user '
WRITE(17,*)'Writing dummy data to '
END IF
RETURN
END
c
C    COMPOSE A FILENAME  DIRECTORY/JOBNAME.EXTEN
CHARACTER*(*) FUNCTION DMKNAME(FNAME,DNAME,EXTEN)
C
CHARACTER*(*) FNAME,DNAME,EXTEN
C    FNAME  I  JOBNAME
C    DNAME  I  DIRECTORY
C    EXTEN  I  EXTENSION
C    DMKNAME O DIRECTORY/JOBNAME.EXTEN
LTOT = LEN(FNAME)
LF = 0
DO K1 = LTOT,2,-1
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IF (LF.EQ.0.AND.FNAME(K1:K1).NE.' ')  LF = K1
END DO
LTOT = LEN(DNAME)
LD = 0
DO K1 = LTOT,2,-1
IF (LD.EQ.0.AND.DNAME(K1:K1).NE.' ')  LD = K1
END DO
LTOT = LEN(EXTEN)
LE = 0
DO K1 = LTOT,2,-1
IF (LE.EQ.0.AND.EXTEN(K1:K1).NE.' ')  LE = K1
END DO
IF ((LF + LD + LE) .LE. LEN(DMKNAME)) THEN
DMKNAME = DNAME(1:LD)//FNAME(1:LF)
LTOT = LD + LF
IF ( LE.GT.0) THEN
DMKNAME = DMKNAME(1:LTOT)//EXTEN(1:LE)
END IF
END IF
C
RETURN
END
三．SUBROUTINE URDFIL (LSTOP,LOVRWRT,KSTEP,KINC,DTIME,TIME)
参数：
1． LSTOP是决定ABAQUS分析是否继续的开关。如果LSTOP=1，分析中止；
否则，分析继续。
2． LOVRWRT是决定能否把上个INCREMENT的结果文件覆盖的开关。
LOVRWRT＝1，覆盖，这样可大大减少结果文件的大小；否则，不覆盖。3． LSTEP和LOVRWRT参数是留给用户自己定义的，KSTEP,KINC,DTIME,TIME是ABAQUS传给用户子程序的参数。
功能：
1．读结果文件（.FIL）中的数据。
2．利用LSTOP开关，用户可中止ABAQUS计算
URDFIL要用到以下两个ABAQUS应用程序：POSFIL和DBFILE

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