作者序



第1章 Abaqus UMAT簡介與環境設定

1.1 Abaqus與UMAT

1.2 UMAT在Abaqus/Standard中的角色

1.3 環境設定

1.4 呼叫UMAT

1.5 小結



第2章 Fortran語法簡介

2.1 Fortran概述

2.2 寫作格式

2.3 程式架構

2.4 宣告

2.5 輸入與輸出

2.6 數學運算

2.7 邏輯運算

2.8 流程控制

2.9 迴圈

2.10 矩陣的運算與使用範例

2.11 小結



第3章 UMAT程式介面與彈性材料模型

3.1 概述

3.2 程式介面

3.3 程式參數

3.4 Abaqus工具副程式

3.5 線彈性材料

3.6 線彈性材料模型的UMAT

3.7 測試範例

3.8 小結



第4章 塑性材料模型

4.1 塑性材料

4.2 降伏準則—判定材料何時產生塑性

4.3 塑性流法則

4.4 應變硬化

4.5 組成律推導

4.6 積分流程

4.7 等向硬化塑性材料模型的UMAT

4.8 測試範例

4.9 小結



第5章 黏塑性材料模型

5.1 黏塑性材料

5.2 黏塑性材料組成律

5.3 積分流程

5.4 黏塑性材料的UMAT

5.5 測試範例

5.6 小結



第6章 晶體塑性材料模型

6.1 晶體塑性材料

6.2 晶體塑性材料組成律

6.3 增量式與積分

6.4 晶體塑性材料模型的UMAT

6.5 測試範例

6.6 小結



結語

附錄A Abaqus 2018相關環境設定

附錄B 晶體塑性材料模型之UMAT程式碼

附錄C MATLAB工具箱—Linecut與MTEX

附錄D 以Dream.3D建置三維多晶模型

附錄E Fortran及Abaqus常用指令表

參考資料

中英文名詞對照及索引

作者序



　　儘管Abaqus本身即擁有龐大的材料資料庫，但隨著各種材料的發展與精進，背後所牽涉到的材料模型趨於複雜；同時使用者對於更精微、細緻的材料行為研究需求日益增加，Abaqus既有的資料庫可能不足以充分描述材料的各種反應。有鑑於此，Abaqus提供一個讓使用者開發副程式的介面，透過UMAT（User-defined Material）此一副程式，使用者可自行定義材料的各種行為，再結合Abaqus本身強大的分析能力，俾利使用者探討各種物理問題。



　　然而，目前國內、外並無一套完整的書籍教導Abaqus使用者如何使用UMAT進行開發，更遑論實作程式開發背後所牽涉到的數值積分與迭代推導流程。本書的目的即在於提供有志於進行材料行為模擬的研發人員、工程師或學生一個完整的參考手冊，說明如何搭配對應的理論架構正確地使用UMAT開發對應的程式，並提供案例解析以利快速上手。除了可供工程師實務應用之外，同時也可以作為材料科學、固體力學與生物醫學相關科系學生的材料模型實作教材。



　　對於UMAT的初學者，建議從第1、3章開始閱讀，我們在這兩章會一步步帶領讀者從安裝、如何使用到實際做出彈性案例。此外，本書撰寫UMAT所使用的語言是Fortran，因此對Fortran不熟悉的讀者，可以參照第2章Fortran語法簡介。倘若讀者需要了解非線性材料，我們建議從第4章開始閱讀，其中第4章介紹了基本的塑性理論基礎、非線性求解方法與迭代積分流程。第5章黏塑性材料與第4章在積分方法上相同、在理論上非常相似，因此有第4章的基礎後，再閱讀第5章將會非常容易理解與上手。第6章為晶體塑性模型，其中牽扯到了大變形與金屬材料微觀行為，算是比較進階的章節，對於金屬微觀力學模型有興趣的讀者可以挑戰。我們相信讀者閱讀完這本書後，即具備基本能力自行撰寫一個非線性材料的UMAT，同時我們也希望能夠帶給讀者對於材料組成律基本理論與計算有更深刻的了解與體悟。