[U2.10.01] Notice d`utilisation du couplage entre Code_Aster et les

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Code_Aster
Titre : Notice d’utilisation du couplage entre Code_Aster [...]
Responsable : Mathieu COURTOIS
Date : 22/07/2015 Page : 1/6
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Notice d’utilisation du couplage entre Code_Aster
et le module de lois de comportement UMAT
Résumé :
On décrit ici l’utilisation du couplage entre Code_Aster et le module d’intégration de lois de comportement
UMAT, routine « utilisateur » dont les arguments sont spécifiés par le code Abaqus.
Attention : l'utilisation de ces lois de comportement « à façon » implique une validation spécifique pour l'étude
envisagée, car on se place hors du domaine qualifié de Code_Aster.
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Table des Matières
1 Modalités d’utilisation des routines de type UMAT..............................................................................3
1.1Description des routines UMAT.....................................................................................................3
1.1.1Variables en entrée...............................................................................................................3
1.1.2Variables produites ou modifiées.........................................................................................4
1.2Utilisation des routines UMAT dans une étude..............................................................................5
1.2.1Création de la bibliothèque dynamique à partir d'une routine Fortran umat.f.......................5
1.2.2Utilisation dans le fichier de commandes.............................................................................6
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1
Modalités d’utilisation des routines de type UMAT
1.1
Description des routines UMAT
UMAT est un format de routine Fortran familier des utilisateurs du code Abaqus, servant à intégrer
leurs propres lois de comportement. Le contenu de cette routine est entièrement libre et à la charge
de l'utilisateur, et doit permettre d'intégrer la loi de comportement, c’est-à-dire en un point
d'intégration, de calculer le tenseur des contraintes, les variables internes, et l'opérateur tangent (cf.
[D5.04.01] - Introduire un nouveau comportement).
Pour plus de précisions sur les routines UMAT, consulter la documentation du code Abaqus.
L'entête d'une routine UMAT se présente comme ceci :
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)
Brièvement, les arguments en entrée et en sortie d'un routine UMAT sont les suivants :
1.1.1
Variables en entrée
Argument
Signification (spécification Abaqus)
NDI
Nombre de composantes de contraintes (hors 3
cisaillement) au point d’intégration courant
NSHR
Nombre de composantes de contraintes
cisaillement au point d’intégration courant
NTENS
Nombre total de composantes de contraintes et de NTENS = NDI+NSHR
cisaillement
NPROPS
Nombre de paramètres matériaux
NSTATV
Nombre de variables
comportement.
CMNAME
Nom du comportement
COORDS
Tableau contenant les coordonnées du point Non défini
d'intégration courant
internes associées
PROPS(NPROPS) Tableau des paramètres matériaux
Valeurs transmise par Code_Aster
de 1 (D_PLAN, AXIS, C_PLAN) ou 3
(en 3D)
50 (valeur fixe)
au NB_VARI sous COMPORTEMENT
UMAT
DEFI_MATERIAU
LISTE_COEF
TIME(1)
Temps du pas au début de l’incrément
 t=t i−t i−1
TIME(2)
Temps total au début de l’incrément
t i−1
DTIME
Incrément de temps
 t=t i−t i−1
TEMP
Température au début de l’incrément
T t i−1 
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UMAT
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DTEMP
Incrément de température
T t i −T t i−1
CELENT
Longueur caractéristique de l’élément
Non défini
NOEL
Numéro de l’élément
Non défini
NPT
Numéro du point d’intégration
Numéro du point de Gauss dans
l'élément courant
LAYER
Numéro de la couche pour les coques (sous-point Non défini
d’intégration)
KSPT
Numéro du point d’intégration dans la sous-couche Numéro de sous-point d'intégration
courante
KSTEP
Numéro du pas
Numéro du sous-pas en cas de redécoupage local
KINC
Numéro de l’incrément
Non défini
DROT(3,3)
Matrice d’incrément de rotation, présente si la base Calculée à
pour le matériau tourne avec l’élément.
nautiques
DFGRD0(3,3)
Tableau contenant le gradient de transformation Non défini
au début de l’incrément
DFGRD1(3,3)
Tableau contenant le gradient de transformation à Non défini
la fin de l’incrément
STRAN(NTENS)
Déformations mécaniques totales au début de
l’incrément. (les déformations thermiques sont
retirées).
DSTRAN(NTENS) Incréments de déformations mécaniques. Les
déformations thermiques sont retirées.
partir
des 3
angles
t i −1 −th t i−1 
 t i−1 − th t i−1
PREDEF
Tableau des valeurs interpolées des champs Les valeurs fournies sont :
externes imposés au début de l’incrément
'IRRA','SECH','HYDR','CORR',
'NEUT1','NEUT2', dans cet ordre.
(la valeur est NaN si la variable de
commande n'est pas définie).
DPRED
Tableau des incréments des champs externes Incréments de variable de commande
imposes
dans le même ordre que PREDEF.
1.1.2
Variables produites ou modifiées
Argument
Signification (spécification Abaqus)
STRESS(NTENS)
Tenseur des contraintes de Cauchy au Stockées
dans
le
champ
début du pas de temps. Doit être modifié SIEF_ELGA, utilisées pour le calcul
pour donner les contraintes à la fin du pas des forces internes (résidu)
de temps.
STATEV(NSTATV)
Tableau contenant les variables internes de Stockées
dans
VARI_ELGA
la loi de comportement.
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Valeurs transmise à Code_Aster
le
champ
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DDSDDE(NTENS,NTENS)
Opérateur tangent (symétrique) du modèle Utilisé pour le calcul de la matrice
de comportement
tangente.
PNEWDT
Rapport du nouveau pas de temps suggéré Si PNEWDT < 1, on tente un resur le pas de temps initial
découpage du pas de temps
SSE, SPD, SCD
Énergie élastique, de dissipation plastique Non utilisé
et énergie de fluage.
Pour les analyses thermo-mécaniques couplées uniquement :
RPL
Production de chaleur volumétrique par unité de Non utilisé
temps à la fin de l’incrément provoquée par la
mécanique.
DDSDDT(NTENS)
Variation de l’incrément des contraintes par Non utilisé
rapport à la température
DRPLDE(NTENS)
Variation de la production de chaleur par rapport Non utilisé
aux incréments de déformation
DRPLDT
Variation de la production de chaleur par rapport à Non utilisé
la température
Les limitations actuelles de l'interface Aster-Umat sont :
•Les seules modélisations supportées sont : 3D, AXIS, D_PLAN (et C_PLAN via DEBORST) ;
•Les énergies ne sont pas récupérées par Code_Aster actuellement ;
•Pas de couplage thermo-mécanique pour le moment.
On peut prendre en compte les grandes déformations via DEFORMATION='GDEF_LOG'.
1.2
Utilisation des routines UMAT dans une étude
1.2.1
Création de la bibliothèque dynamique à partir d'une routine Fortran umat.f
La bibliothèque dynamique contenant la routine UMAT doit être préparée avant l'exécution du calcul.
Pour cela, l'utilisateur dispose d'un moyen simple de compiler cette bibliothèque en utilisant l'utilitaire
as_run [U1.04.00], (avec une version d'astk supérieure ou égale à 1.8.3).
Le fonctionnement est le suivant :
1) l'utilisateur écrit sa routine de comportement umat.f (les noms du fichier et de la routine
sont quelconques puisqu'ils sont rappelés au moment du calcul) ;
2) iI produit la bibliothèque dynamique associée à ce comportement de la façon suivante :
•cd /chemin/fichiers/etude
•as_run --make_shared -o libumat.so umat.f
1) pour lancer l'étude, dans astk, il indique :
•/chemin/fichiers/etude/libumat.so, type="nom", UL=0, en Donnée (le fichier
sera recopié dans le répertoire de travail sans changer de nom)
•dans le fichier de commandes, il indique sous COMPORTEMENT :
▪RELATION='UMAT' ,
▪LIBRAIRIE='libumat.so',
(ou
en
chemin
absolu,
LIBRAIRIE='/chemin/fichiers/etude/libumat.so')
▪NOM_ROUTINE='umat_' (on peut omettre le caractère « _ »)
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Par ce mécanisme, il est tout à fait possible d'avoir plusieurs comportements UMAT différents qui
cohabitent (plusieurs routines dans une même bibliothèque ou des bibliothèques différentes, voir par
exemple le test umat002a).
1.2.2
Utilisation dans le fichier de commandes
Le couplage UMAT-Code_Aster se traduit dans le fichier de commandes de la façon suivante :
• Les données nécessaires du champ matériau sont fournies dans l'opérateur
DEFI_MATERIAU [U4.43.01], sous le mot clé UMAT/UMAT_FO.
• Sous le mot-clé COMPORTEMENT
de STAT_NON_LINE, DYNA_NON_LINE ou
SIMU_POINT_MAT :
• spécifier RELATION='UMAT' ;
• sous le mot_clé NB_VARI, préciser le nombre de variables internes du comportement ;
• l’hypothèse des contraintes planes est prise en compte par la méthode de De Borst
[R5.03.03] ;
• indiquer le chemin vers la bibliothèque sous le mot-clé LIBRAIRIE et le nom de la
routine contenue dans la bibliothèque sous le mot-clé NOM_ROUTINE, comme décrit cidessus.
• les mot-clés RESI_INTE_RELA, ITER_INTE_MAXI, ALGO_INTE, PARM_THETA, ne sont pas
utilisés, car les arguments d'entrée d'UMAT ne permettent pas de les prendre en compte.
Exemples : voir les tests umat001 (test thermo-élastique avec STAT_NON_LINE), umat002 (test
analytique multi-directionnel avec SIMU_POINT_MAT).
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