【ABAQUS筆記】什么是剪切閉鎖?剪切閉鎖會導致什么?
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完全積分的一階單元在每個方向上使用2個積分點。因此,三維單元C3D8在單元中存在2 × 2 × 2的積分點數組。完全積分的二階單元每個方向上有3個積分點,如下圖:
探究元素的階數(一階與二階)和網格密度對結果精度的影響
采用了幾種不同單元和網格密度,在Abaqus/Standard模擬懸臂梁問題:
各個模擬的末端撓度位移與理論值3.09 mm的比值如下:
對于線性的,完全集成的單元,單元再密都不準。以上撓度模擬不準是因為剪切鎖緊引起的,這是所有完全積分的一階實體單元都存在的問題==
什么是剪切閉鎖?(shear lock)
剪切鎖緊會導致單元在彎曲時過于僵硬。
根據材料力學,一個材料微元承受彎矩M時的變形如下:
這種不正確的剪切應力的產生是因為線性單元的邊無法彎曲。剪切應力的存在意味著單元應變導致剪切變形,而不是預期的彎曲變形,因此整體撓度較小,也就是說單元剛度太大了
剪切鎖定只影響完全積分的一階單元在彎曲載荷下的單元性能。
對于二階單元,剪切閉鎖不是問題,因為二階單元的邊是可以彎曲的,但它依舊有細微的剪切閉鎖效應。
只有相當確定載荷會在模型中產生很小的彎曲時,才推薦使用完全積分的一階單元。完全積分的二階單元在復雜的應力狀態也可能shear lock。
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