分享一下在Windows以及Linux上的ABAQUS UMAT開發(fā)及調(diào)試的一點點心得。

1 平臺及版本：

Win 10 + Vs 2022 + Intel Fortran 2022 + ABAQUS 2019

Ubuntu 18 + GCC 7.5 + ABAQUS 2019

2 UMAT語法及平臺特性：

Fortran:

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)

C++：

extern "C"?

void umat_(double *stress, double *statev, double *ddsdde, double *sse, double *spd,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?double *scd, double *rpl, double *ddsddt, double *drplde, double *drpldt,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?double *stran, double *dstran, double *time, double *dtime, double *temp,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?double *dtemp, double *predef, double *dpred, char *cmname, int *ndi,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?int *nshr, int *ntens, int *nstatv, double *props, int *nprops,?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?double *coords, double *drot, double *pnewdt, double *celent, double *dfgrd0,?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?double *dfgrd1, int *noel, int *npt, int *layer, int *kspt,?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?int *kstep, int *kinc)

無論在Fotran還是C++，umat各個參數(shù)以指針形式讀寫。

需要注意的是，考慮到c++的mangling技術(shù)的使用，在某些系統(tǒng)中，UMAT的大小寫以及symbol可能不同。

以Ubuntu18為例，UMAT實際的名字為umat_。

若要甄別umat在編譯后的symbol名字，建議使用如下操作：

對一個簡單的fortran umat文件進(jìn)行編譯：

gfortran -c test.o umat_example.for

導(dǎo)出symbol :

nm test.o > symbol.log

從而準(zhǔn)確獲取umat的symbol。

注：C++版本umat也可應(yīng)用于Windows系統(tǒng)。

3?UMAT編譯及其鏈接：

對于給定的umat.f, umat.for或者umat.cpp，abaqus分兩步對其操作。

第一步編譯：將源碼編譯為obj或者o文件。

第二部鏈接：將obj或者o文件與ABAQUS內(nèi)置動態(tài)鏈接庫鏈接，形成stadardU.dll

在abaqus實際運算階段，standard.exe將鏈接到新生成的standardU.dll，以此來完成最終操作。

如上編譯+鏈接的邏輯，允許我們可以寫多種語言版本的umat。

若選擇c++版本，則可手動利用msvc-cl/clang/GCC完成對cpp文件的編譯，僅在鏈接階段提供給ABAQUS。

若選擇fortran版本，則可直接提供.for源代碼，將編譯和鏈接都交給ABAQUS來完成。

4?UMAT Debug：

雖然PRINT大法直觀且易于實現(xiàn)，但某些時候可能需要更為細(xì)致的debug。

Windows上可以利用VS + Intel Fortran完成調(diào)試，

Linux上可利用gdb調(diào)試，不過此部分內(nèi)容尚未測試，可能會在稍后開展。

本此測試選取較新的vs 2022 以及oneapi 2022對abaqus 2019進(jìn)行debug。

關(guān)于版本的選取，尚無更多建議，但是提醒大家較老的vs可能存在debug symbol未加載的情況。

Release vs Debug

Release與Debug相對，為代碼編譯及鏈接的狀態(tài)描述。

若代碼為Release模式，則代碼內(nèi)部無調(diào)試信息，且代碼的執(zhí)行經(jīng)過編譯器優(yōu)化。

若代碼為Debug模式，在代碼編譯及鏈接過程中，編譯器會額外加入調(diào)試信息，允許用戶以多種形式對代碼進(jìn)行測試，包括但不限于，查看變量取值，查看段錯誤等。

在編譯階段：intel fortran編譯器 ifort 允許用戶輸入 /Zi 和 /debug來啟用debug調(diào)試。

/Zi： 允許調(diào)試信息與代碼單獨存在，調(diào)試信息文件可能為vc xx.pdb形式，xx為數(shù)字編號，屈居于vs版本。

/debug： 允許編譯器額外增加調(diào)試信息。

在鏈接階段：microsfot 鏈接器 link 允許用戶輸入 /debug 來啟用debug調(diào)試。

ABAQUS的編譯及鏈接：

ABAQUS的編譯與鏈接配置，路徑為：

C:\Program Files\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2019x\win_b64\SMA\site

文件名為win86_64.env (windows)?或者 lnx86_64.env (linux)。

用戶可將該配置拷貝至當(dāng)前工作目錄下的 abaqus_v6.env用于覆蓋原設(shè)置。

5?UMAT VS Debug：

假設(shè)用戶有如下inp文件以及umat:

若要開始DEBUG，可能需要在umat.for適當(dāng)位置加入, read(*,*)variables

通過IO讀寫，來阻塞umat以及standard.exe，便于vs attach到對應(yīng)進(jìn)程。

在開始菜單打開intel oneapi內(nèi)置的 intel oneapi prompt x64 (這是一個配置好的命令行)

切換到當(dāng)前工作路徑，并執(zhí)行如下操作

abaqus job=model user=umat.for verbose=3 int

verbose=3?為了最大化顯示abaqus操作記錄，便于正確分析是否umat已被編譯。

int 為了使得命令行可與abaqus進(jìn)行io通信，利用阻塞來開始abaqus debug。

圖6中那個 block 字樣是我自己寫的，你們可以替換為任意字樣。

若standard.exe發(fā)生阻塞

此時利用vs打開umat.for，準(zhǔn)備attach到進(jìn)程

當(dāng)attach成功后，在umat.for合理位置打入斷點。

在intel prompt中隨意輸入一個數(shù)字，取消阻塞。

在 step into/step over按鈕中，開始你的debug歷程吧。

例子中，使用了Elastic umat材料。

模量為10000，可見 locals 已經(jīng)成功捕捉到了該變量。

6?小結(jié)：

umat 在c++版本中，可能名字為 umat_

umat在win中的編譯器默認(rèn)為 ifort，鏈接器為 msvc-link

umat在linux中編譯器為 gcc/g++/gfortran，鏈接器為 ld

用戶可編寫cpp或者for文件，可任意選擇在編譯或者鏈接期，將umat傳輸給ABAQUS

DEBUG過程中，合理的IO阻塞允許VS方便的調(diào)試umat。

最后，vs ifort 以及abaqus版本之間的適配：

對于 abaqus 2017 及以后的版本，不推薦使用 vs 2013?及以前的版本。

謝絕任何方式的轉(zhuǎn)載，謝謝！

能力所限，可能文中會存在錯誤和不當(dāng)之處，敬請包涵！

請多多提出指正、疑問或者建議，非常感謝！