常刚度法和切线刚度法在金属材料数值仿真中的应用

对常刚度法和切线刚度法两种非线性有限元计算方法进行对比研究。通过FORTRAN语言编写UMAT子程序将两种算法嵌入至ABAQUS软件中,再结合AA7075-T6铝合金试样的单轴拉伸实验及其数值模拟结果,分析单元尺寸、增量步对这两种算法的计算效率、精度及稳定性的影响。结果表明:在不同增量步和单元尺寸下,常刚度法的计算效率更高,但若以计算的精度作为标准,则切线刚度法的计算效率更高。在相同单元尺寸下,增量步越小,算法精度越高,但常刚度法的波动更大。由于增量步影响占主导,若增量步非常小,则单元尺寸对常刚度法精度的影响甚微,反之影响较大,而切线刚度法的精度受单元尺寸的影响很小。综合分析可知,切线刚度法的计算稳定性更高,为相关UMAT子程序开发人员提供了依据和参考。