ABAQUS显式子程序调用规则及nblock变量解释

命题模型与参数设定

为了展示ABAQUS中用户子程序的作用，本研究基于一个三维模型进行，且对该模型的热变形本构行为进行了模拟。热变形本构行为通常涉及复杂的材料非线性特性，本文选取了JohnsonCook模型作为参考。JohnsonCook模型能够精确描述形变硬化、形变加速和剪切强化等材料特性。

模型采用的单元类型为C3D8RT，这是一种八节点八面体实体单元模型，支持平均化积分点，适用于大多数工程分析。模型的边界条件设定中，给定Z0面上的位移约束，并沿Z+方向施加位移载荷，旨在引发整个三维区域内的局部分析。

不同网格数量测试与解析


测试了不同单元数量下的模拟效果，参数组合如下：




单元数与核数均设置为1。


nblock记录ABAQUS向子程序提供单元的集合数量。


测试结果整理如下：


| 单元数 | 核数 | nblock | k |


| | | | |


| 8 | 1 | 8 | 18 |


| 64 | 1 | 64 | 164 |


| 125 | 1 | 125 | 1125 |


| 216 | 1 | 136 | 1136；80 | 1136；180 |


| 343 | 1 | 136×2 | 71 (1136)×2 | 171 |

| 1000 | 1 | 136×7 | 48 (1136)×7 | 148 |

从测试结果中，观察到最大nblock值为136，这一观察直接关联到Bathtub（浴缸曲线）对有限元仿真性能的影响，恰好与提供的单元数量匹配。通过公式 `单元数=136A+B` 来描述nblock与单元数之间的关系，其中 `A` 表示当单元数超过136时的倍数增长，`B` 代表在固定的或减小的nblock中剩余的单元数量。

VUHARD子程序应用与性能分析

VUHARD子程序作为案例分析，在ABAQUS的显式算法框架下运行。VUHARD子程序通常用于数值计算重构的非线性问题，特别是针对复合材料、塑性、粘弹性和塑性流动等方面更精细的局部分析。

在模拟中，跟踪全局变量 `globals/`kdtest `/` 获取ABAQUS的调用频率，确保对每个nblock内的单元执行必要的计算，以实现对每个模型单元的充分分析和模拟。统计结果显示，对于1000单元的模型，ABAQUS进行了8次子程序调用，与前面需求计算的单元数量一致。此策略有效利用了Bathtub曲线，并确保了单元的均匀处理，避免了潜在的过计算或计算不足的问题。

性能优化与扩展探讨

单一核的性能调查揭示了ABAQUS与VUHARD子程序之间的交互机制。高效处理大量单元时间时，多核扩展的潜力值得关注。将来的研究将探讨利用多核计算资源优化模拟性能的可能性，以及如何在多个处理器上并行分配计算任务，进一步加速复杂结构和大量单元类型的数学模拟。

通过详细的参数测试与性能分析，本文深入剖析了ABAQUS的用户子程序调用机制，不仅展示了VUHARD子程序在优化热变形本构行为分析中的应用，还揭示了ABAQUS如何通过特定设置（如nblock的使用）来高效管理批次单元计算，并为多核计算技术的整合提供了基础参考，为进一步提升仿真效率铺平了道路。