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Skill v1.0.0
currentAutomated scan100/100xvchujin/umat-skill/abaqus-tensor-voigt-adapter
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PublishedOctober 1, 2026 at 01:55 AM
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version: "1.0.0" name: abaqus-tensor-voigt-adapter description: | 当 UMAT/VUMAT 在 NDI/NSHR/NTENS、Voigt↔tensor、工程/张量剪切、材料轴/Orientation、旋转历史或 DDSDDE 压缩间错位,或出现“Hill48 material axes / J2 8-vs-13 STATEV shear / Tsai-Wu F44 F55 F66 permutation / factor-of-two / wrong shear slot / rotated ply”时调用。只主责表示闭包;强度/标定、历史 ABI 迁移或本构更新器由相邻 skill 处理。接口、运动学或目标 Abaqus 版本不明时先查官方契约并判停。
Abaqus 张量、Voigt 与材料坐标适配
I — 方法论骨架(Interpretation)
- 先把宿主接口表示、历史槽表示、理论 Voigt 记号和材料坐标分成四层;不要把任一一维数组直接
reshape成张量。 - 用子程序类型、目标版本、单元运动学与
NDI/NSHR/NTENS决定有效分量;不要用“NTENS=4就是某种二维问题”的猜测代替接口表。 - 为应力、总/增量应变、每套 STATEV 张量和切线分别声明顺序、基底与剪切尺度;不要让相同的
1:6外形掩盖不同语义。 - 对 Abaqus/Standard UMAT 的应变入口执行
γij→εij=γij/2,对应力剪切不缩放;对 VUMAT 按目标版本的张量剪切契约处理。 - 在张量内积、J2 范数、塑性功和四阶切线中从功共轭定义恢复剪切权重;不要用普通六维欧氏内积猜系数。
- 把 Hill48 的
F,G,H,L,M,N和方向强度比固定在材料 1/2/3 轴;先旋转到材料轴再评价,返回时同步变换应力、切线和张量历史。 - 把 J2 legacy 13 槽历史与 8 槽 F90 历史视为不同表示版本:前者的应变历史使用 Abaqus 工程剪切,后者的塑性历史使用张量剪切。
- 对 Tsai-Wu 明确区分物理剪切方向、Abaqus 槽位和理论系数名称;不要按
F44/F55/F66的数字标签直接对号。 - 按显式置换而非“左上角”假设压回
DDSDDE;只有内部/宿主顺序完全相同且运动学允许时才可裁剪。 - 用基向量、正负纯剪、往返、功共轭、0°/90°/45°材料轴和旋转历史测试关闭表示链;不要用最终云图代替这些断言。
证据化表示表:只作为已识别实现的映射,不作为全局默认
| 对象 | 物理顺序/含义 | 精确表示事实 | 适配动作 | |
|---|---|---|---|---|
| 3D Standard UMAT | 11,22,33,12,13,23 | 应变剪切槽为 γ12,γ13,γ23;应力剪切不乘/除 2 | unpack 应变时除 2,pack 时乘 2 | |
| Hill48 | 2Lσ23², 2Mσ31², 2Nσ12² | L/M/N 分别属于材料轴 23/31(13)/12 | 材料轴评价后映射到宿主槽 6/5/4 | |
| J2 legacy 13 槽 | STATEV(1:6)=εe,7:12=εp,13=epbar | 两组六分量应变历史采用 Abaqus 工程剪切语义 | 旋转前先恢复为张量剪切,写回时恢复工程剪切 | |
| J2 F90 8 槽 | 1=epbar,2:7=εp(11,22,33,12,13,23),8=Dp | STATEV(2:7) 的剪切历史是张量剪切 | 不再除 2;禁止按 13 槽约定解释 | |
| Tsai-Wu 准代码 | Abaqus 槽 4/5/6 = 12/13/23 | 代码名称为 F66/S12、F44/S13、F55/S23 | 建立 物理方向↔槽位↔系数名 三列表,不按编号猜 |
A2 — 触发场景(Future Trigger)★
用户会在什么情境下需要这个 skill?
- 同一 UMAT 要支持三维、平面应变或轴对称接口,
NTENS=4/6路径表现不一致。 - 正向拉伸结果正确,但纯剪响应、
J2或能量恰好差 2 倍或 1/2。 - 理论文献、Abaqus 数组和自定义 SDV 对 12/13/23 剪切分量使用不同编号。
- 正交复材、铺层或部件旋转后,方向强度和损伤云图随全局坐标异常变化。
- 需要把内部四阶切线安全压回
DDSDDE(4×4/6×6)。 - 两套 J2 都有六分量塑性应变历史,却在纯剪或 restart 后恰好差 2 倍。
- Hill48 在 0° 正确、45°/90° 错误,怀疑 Orientation、重复旋转或
L/M/N剪切方向错接。
语言信号(用户的话里出现这些就应激活)
- “Voigt to tensor / tensor to Voigt 怎么写?”
- “engineering shear factor 2 到底放哪?”
- “NTENS=4 正常,NTENS=6 不正常。”
- “材料 1 方向和全局 X 方向不一致。”
- “纯剪结果差一倍 / wrong shear slot / rotated ply”。
- “J2 13-state engineering shear vs 8-state tensor shear.”
- “Hill48 L/M/N map to which Abaqus slots?”
- “Tsai-Wu F44/F55/F66 labels do not match 12/13/23.”
与相邻 skill 的区分
- 与 I03“PROPS/STATEV 位置契约”的区别:I03 管材料参数和历史槽位;本 skill 管应力、应变、切线和材料坐标的表示转换。
- 与 I01“机制路由”的区别:本 skill 不决定显式、隐式或失效分支,只保证各分支收到相同且正确的张量语义。
- 与 I10“DDSDDE 扰动审计”的区别:本 skill 构造维数/基底/剪切适配;I10 从完整更新映射数值验证最终 Jacobian。
- 与 I14“Tsai-Wu 参数与材料坐标审计”的区别:题目只要求材料轴、剪切槽位、工程因子或往返映射时,本 skill 是唯一当前入口,即使问题由失效 SDV 暴露;只有同时审计方向强度、
Fij、参数来源或e阈值时,I14 才主责并组合本 skill。 - 与 J2/STATEV 迁移契约的区别:本 skill 只证明 13 槽与 8 槽的剪切表示如何转换;是否允许 restart、如何补齐缺失历史由
umat-props-statev-contract决定。 - 与
hill48-yield-calibration-applicability-audit的区别:本 skill 固定材料轴、旋转与剪切表示;后者审计 Hill48 参数语言、标定覆盖和模型可表达性。两类问题同时出现时组合调用。
E — 可执行步骤(Execution)
当 skill 被激活后,agent 应按以下步骤执行:
- 冻结接口与运动学契约
- 记录子程序类型(UMAT/VUMAT)、Abaqus 版本、单元族、
NDI/NSHR/NTENS、数组次序、平面应变/平面应力/轴对称条件和材料方向定义。 - 完成标准:能逐槽写出输入应力、输入应变和
DDSDDE的基底;没有“通常是 4/5/6”式猜测。 - 判停条件:若接口类型、单元运动学或目标版本不明,停止编码并先查目标 Abaqus 版本官方手册;在证据到位前不得假定
NTENS=4就是平面应力,也不得冻结四槽顺序。
- 定义唯一规范内部表示
- 选择完整
3×3对称张量及明确的四阶/矩阵基底;为全局坐标、材料坐标以及每套历史 ABI 分别命名。 - 完成标准:一张表同时给出张量分量、内部索引、Abaqus 槽位、理论 Voigt 编号、应力/应变类型和剪切尺度;Hill48、J2 历史与 Tsai-Wu 均能落表。
- 分别实现应力与应变的入口适配
- 按
NTENS读取有效槽位;在目标实现明确声明的四分量路径中按明示顺序补齐内部六分量。为 UMAT 应变、VUMAT 应变、13 槽历史和 8 槽历史调用各自的有类型 pack/unpack;不要用一个无模式函数处理全部对象。 - 完成标准:每个合法接口/历史版本的单位基向量逐一往返后回到原槽位和原数值;13 槽与 8 槽纯剪在转换到同一张量后相等;二维路径不访问第 5、6 接口槽。
- 判停条件:平面应力若尚未求解厚度方向约束,不能用简单补零继续。
- 进入材料坐标并执行核心本构
- 对各向异性材料只旋转一次,把应力、应变和必要历史张量送到材料 1/2/3 轴;在该坐标中让 Hill48
F…N/Rij、Tsai-Wu 强度和方向状态使用同一轴定义。 - 完成标准:记录旋转发生在宿主、适配层还是核心;同一物理铺层随部件刚体转向后材料响应保持一致,0°↔90° 交换只交换预期方向。
- 判停条件:若方向矩阵、铺层定义或状态张量旋转规则缺失,停止解释方向强度/SDV。
- 变换切线并压回宿主表示
- 将更新后的应力和切线变回宿主坐标,显式处理应力/应变基底缩放;按实际槽位置换和
NTENS返回 4×4 或 6×6。 - 完成标准:
DDSDDE的每一列都对应宿主DSTRAN的同一工程分量;不能只验证矩阵尺寸。
- 执行四类最小核验
- 往返:每个基分量 pack→unpack;纯剪:分别检查 UMAT、VUMAT、J2 13/8 槽因子;能量:验证
σ:ε/功共轭;方向:用 0°/45°/90° 检查 Hill48 与方向 SDV;置换:独立激活 Tsai-Wu 的 12/13/23 通道。 - 完成标准:误差阈值事先定义,所有用例在阈值内;
L/M/N、F66/F44/F55和 13/8 槽剪切逐项命中预期物理方向。任一错位即回到步骤 2,不在本构公式中补经验系数。
B — 边界(Boundary)★
不要在以下情况使用此 skill
- 只需建立 PROPS/STATEV/SDV 的参数和历史下标表时;使用 I03。
- 只需选择 α、Δλ 或 e 的算法分支时;使用 I01。
- 想用小应变 Voigt 适配代替有限应变、客观应力率或旋转历史量更新时。
- 需要决定 13 槽 restart 是否能迁移到 8 槽、补齐
Dp或弹性应变历史时;表示换算不能证明历史可逆迁移。 - 需要标定 Hill48
F…N/Rij/r或核对 Tsai-Wu 强度/交互项时;分别转交参数审计,本 skill 只固定轴、槽和尺度。
相关 skills
- depends-on: 无——表示适配器是各本构分支进入数学核心前的公共边界。
- contrasts-with: 无——表示适配与槽位契约是共同前置,不是二选一方案。
- composes-with:
umat-props-statev-contract、hill48-yield-calibration-applicability-audit、wood-fiber-orientation-field-pipeline——前者锁定接口契约,Hill48 skill 审计参数与材料轴标定,木材方向场管线提供可追溯的积分点 L/R/T;本 skill 只负责这些方向进入 Abaqus 表示后的数学闭包。
公开版说明
本公开版只保留作者重新组织的机制边界、执行步骤和相邻 skill 路由。所有第三方原始材料及内部中间文件均已排除。