Subroutinen sind benannte, wiederverwendbare Programmblöcke, die eine klar definierte Teilaufgabe ausführen und von anderen Programmteilen aufgerufen werden können. In der numerischen Simulation, Werkstoffmodellierung und Auswertung experimenteller Daten bilden sie eine zentrale Strukturierungseinheit komplexer Codes.

Typischerweise kapselt eine Subroutine in Fortran oder C z.B. die Berechnung eines Konstitutivgesetzes, die numerische Integration in einem Finite-Element-Knoten oder die Auswertung eines Versagenskriteriums. Wesentliche Eigenschaften sind klar definierte Ein- und Ausgabeargumente, lokale Variablen und die Möglichkeit mehrfachen Aufrufs mit unterschiedlichen Parametern, was Code-Duplizierung vermeidet und die Wartbarkeit verbessert.

Aus softwaretechnischer Sicht unterstützen Subroutinen Modularisierung, Datenkapselung und die Trennung von Schnittstelle und Implementierung. In rechenintensiven Werkstoffanwendungen ist zudem die Optimierbarkeit durch Compiler von Bedeutung: wohldefinierte Subroutinen erleichtern Inlining, Vektorisation und Parallelisierung. Gleichzeitig können zu feingranulare Aufspaltungen durch Aufruf-Overhead und schlechte Datenlokalität die Performance mindern.

In etablierten Simulationsumgebungen (z.B. UMAT/VUMAT in FE-Programmen) werden nutzerdefinierte Materialmodelle explizit als Subroutinen realisiert. Ihre korrekte Gestaltung erfordert strikte Beachtung der numerischen Stabilität, der Speicherverwaltung und der Reproduzierbarkeit, da Subroutinen oft in großskaligen, parallelisierten Rechenläufen eingebettet sind.