王涛，清华大学航天航空学院本科、博士、博士后，现为北京理工大学机电学院教师，硕士生导师，主要研究方向为计算固体力学、爆炸毁伤与防护，发表学术论文40余篇，具有丰富的有限元分析和开发的经验。作为项目负责人，主持了国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目，作为课题骨干参与了包括科技部重点研发计划在内的多项国家重要课题的研究工作。 

第一部分　基于ABAQUS的有限元子程序基础

第1章　ABAQUS用户子程序概览  003

1.1　Abaqus/Standard中的用户子程序  003

1.2　开始使用ABAQUS用户子程序  004

1.2.1　ABAQUS用户子程序的配置方法  004

1.2.2　在模型中使用ABAQUS用户子程序  005

1.2.3　在一个模型中使用多个用户子程序  00

1.2.4　编译和链接用户子程序   006

1.2.5　在子程序里输出结果文件  00

1.3　编程技巧和一些好的编程习惯  008

1.4　解依赖的状态变量  009

1.5　用户子程序的调试方法  011

1.5.1　通过交互界面调试子程序  01

1.5.2　通过输出变量值调试子程序  01

1.6　用户子程序的C/C＋＋语言接口  014

第2章　Fortran语言的基本语法  016

2.1　一个简单的Fortran语言程序  016

2.2　Fortran语言的基础知识 017

2.2.1　基本字符集  01

2.2.2　标识符  0

2.2.3　关键字  01

2 .3　数据类型和运算符  018

2.3.1　基本的数据类型  01

2.3.2　运算符  02

2.3.3　运算符的优先级  02

2.4　条件语句和循环语句  02

2.4.1　条件语句  02

2.4.2　循环语句  02

2.5　向量和矩阵乘法函数  032

2.5.1　向量点积运算实例  03

2.5.2　矩阵乘法运算实例  03

2.6　文件的操作  034

2.6.1　打开和关闭文件  03

2.6.2　读取和写入文件  03

第3章　用户子程序DFLUX及其应用  038

3.1　用户子程序DFLUX简介  038

3.2　用用户子程序DFLUX求解热传导问题  039

3.2.1　热传导问题描述  03

3.2.2　复杂边界下热传导问题的解析解  03

3.2.3　用户子程序DFLUX实现复杂热传导边界  039

3.3　用用户子程序DFLUX求解质量扩散问题  042

3.3.1　质量扩散问题描述  04

3.3.2　复杂边界下质量扩散问题的解析解  04

3.3.3　用户子程序DFLUX实现复杂的质量扩散边界  043

第4章　用户载荷子程序(V)DLOAD和UTRACLOAD  045

4.1　用户载荷子程序概述  045

4.2　用户载荷子程序DLOAD的接口及应用  047

4.2.1　用户载荷子程序DLOAD的接口  047

4.2.2　黏弹性火箭筒的响应  04

4.2.3　非对称压力载荷的实现  05

4.3　用户载荷子程序VDLOAD的接口及应用  053

4.3.1　用户载荷子程序VDLOAD的接口  05

4.3.2　黏弹性火箭筒的显式分析  05

4.4　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口及应用  056

4.4.1　用户载荷子程序 UTRACLOAD的接口  056

4.4.2　悬臂梁在复杂载荷下的弯曲  0

第5章　用户材料子程序UMAT和VUMAT  061

5.1　用户材料子程序概述  061

5.1.1　编写 UMAT或VUMAT的步骤  061

5.1.2　编写 UMAT或VUMAT的注意事项  061

5.1.3　用户材料子程序 UMAT和 VUMAT的接口  062

5.1.4　UMAT和VUMAT中的一些惯例  066

5.1.5　时间积分方法  06

5.1.6　计算一致雅可比矩阵  06

5.1.7　超弹性本构方程 (Hyperelastic) 068

5.2　UMAT和 VUMAT中的客观率  068

5.2.1　有限剪切问题的理论解  0

5.2.2　用 UMAT实现Jaumann率  070

5.2.3　用VUMAT实现GreenＧNaghdi率  073

5.2.4　用 UMAT实现GreenＧNaghdi率  07

5.2.5　用VUMAT实现Jaumann率  081

5.2.6　关于客观率的一些讨论  08

5.3　典型弹性材料的 UMAT和VUMAT实现  083

5.3.1　各向同性等温弹性材料  08

5.3.2　非等温弹性材料  08

5.3.3　NeoＧHookean超弹性材料  08

5.4　混合硬化塑性材料的 UMAT和 VUMAT实现  097

5.4.1　混合硬化塑性材料的本构方程  09

5.4.2　混合硬化塑性材料的用户材料子程序 UMAT  099

5.4.3　混合硬化塑性材料的用户材料子程序VUMAT 103

5.5　蠕变材料模型的VUMAT实现 107

5.5.1　蠕变材料模型概述  10

5.5.2　Abaqus/Explicit中实现 “时间硬化”蠕变本构  108

5.5.3　模型验证  11

第6章　重定义场变量子程序USDFLD和VUSDFLD  115

6.1　用户子程序 USDFLD和 VUSDFLD概述  115

6.2　实用子程序GETVRM 和 VGETVRM  118

6.2.1　GETVRM 的使用方法  118

6.2.2　VGETVRM 的使用方法 119

6.3　用户子程序 USDFLD的接口及应用 120

6.3.1　用户子程序 USDFLD的接口 120

6.3.2　USDFLD模拟复合材料层合板的失效  121

6.4　用户子程序VUSDFLD的接口及应用  127

6.4.1　用户子程序VUSDFLD的接口  127

6.4.2　VUSDFLD模拟复合材料层合板的失效  129

第7章　用户单元子程序UEL和VUEL  133

7.1　ABAQUS用户单元子程序概述  133

7.2　用户单元子程序 UEL和 UELMAT  134

7.2.1　用户单元子程序 UEL的接口  134

7.2.2　用户单元子程序 UELMAT的接口  135

7.3　用户单元子程序VUEL  136

7.4　平面梁单元用户单元子程序 UEL实例  138

7.4.1　分析目标  13

7.4.2　单元积分公式  13

7.5　平面应变单元的用户子程序 UELMAT实例  145

7.5.1　单元描述和程序实现  14

7.5.2　弹塑性带孔板的单轴拉伸  15

7.6　三维桁架单元的用户单元子程序VUEL实例 155

7.6.1　三维大变形桁架单元的基本理论  15

7.6.2　有限元子程序实现  15

7.6.3　单元测试  15

第8章　其他常用的用户子程序  161

8.1　用户子程序FILM  161

8.1.1　用户子程序FILM 简介  161

8.1.2　用户子程序FILM 的接口  161

8.1.3　用户子程序FILM 的使用方法  162

8.1.4　平面翅片表面的辐射分析实例  16

8.2　地质力学相关的用户子程序  166

8.2.1　石油工程中的水力压裂问题描述  16

8.2.2　基于Cohesive的水力压裂有限元模型  16

8.2.3　复杂地质条件和加载的子程序实现  17

8.2.4　计算结果和讨论  17

第二部分　有限元子程序开发进阶

第9章　多孔介质Biot本构模型的子程序实现  183

9.1　Biot本构模型简介  183

9.1.1　以压力p 为参数的本构方程  18

9.1.2　平面应变下的Biot本构方程  184

9.2　Biot本构模型在ABAQUS中的实现  184

9.2.1　压力在 UMAT中的处理  184

9.2.2　应力更新的方式  18

9.2.3　UMAT程序流程和应力更新 18

9.2.4　联合使用用户子程序 UMAT和 UMATHT  189

9.3　圆柱形井眼问题的应用  191

9.3.1　圆柱形井眼问题的解析解  19

9.3.2　用圆柱形井眼问题验证Biot本构模型子程序  19

第10章　热弹性相场法求解耦合断裂问题  195

第11章　爆炸载荷下夹层板的动态响应和失效  224