進行ABAQUS UEL二次開發、或者研究界面問題的時候，比如cohsive單元界面問題，會涉及到單元-節點的排布順序。ABAQUS inp文件中的單元-節點順序排布很有講究，不能搞錯，這是因為節點的排布順序與內部程序有關聯，內部的程序我們不得而知，但是節點順序的規律可以從inp文件中看到，再對比cae節點中的節點編號可以總結規律。以下內容介紹一些經典的實體單元-節點排布順序。

這部分內容其實挺好玩兒的！！！

（一）三角形單元

以一個10x10（無單位）的挖孔板為例，劃分的網格為：（注意到被單元為30、138和23包圍的三角形沒有編號，這是因為那個三角形不是單元，我在那里挖了個孔，因為背景顯示的問題，網格顏色和背景一樣，故沒有區分。作此說明）

這里我們首先查看節點的排布方式。分別以單元1、12、123為例。

編號為“1”的單元，在inp文件中，單元-節點的編號為：

  1, 61,  1,  2

在cae界面中，我們只顯示編號為“1”的單元為：

發現節點排布的方式是“逆時針”順序。

編號為“12”的單元，在inp文件中，單元-節點的編號為：

 12, 30, 9, 10

在cae界面中，我們只顯示編號為“12”的單元為：

發現節點排布的方式是“逆時針”順序。

編號為“123”的單元，在inp文件中，單元-節點的編號為：

123, 83, 34, 33

在cae界面中，我們只顯示編號為“12”的單元為：

發現節點排布的方式是“逆時針”順序。

至此我們可以得出結論，在一階三角形單元中，單元-節點的索引方式遵循“逆時針”順序，即按照節點順序彎曲右手四個手指，大拇指指向屏幕外 。

接下來查看定義surface的線-節點索引方式。我們采用“gemerty”的方式定義surface，將挖空板的左邊界定義為surface，查看上面的網格圖，可以發現這個surface涉及到的單元有“18、46、45、17、43”，涉及到的單元節點編號為：

 17, 55, 42, 41
 18, 44, 23, 28
 43, 41, 26, 32
 45, 43, 42, 22
 46, 44, 43, 22

在cae界面中把這些單元顯示為：

在inp文件中，將左邊界定義為surface的代碼為：

*Elset, elset=_left-bc_S1, internal
 43, 45, 46
*Elset, elset=_left-bc_S2, internal
 17,
*Elset, elset=_left-bc_S3, internal
 18,
*Surface, type=ELEMENT, name=left-bc
_left-bc_S1, S1
_left-bc_S2, S2
_left-bc_S3, S3

關鍵字有點奇怪，我們逐行逐字解釋。

關鍵字“elset”能定義單元集合，后面的參數“elset”為該單元集合的名稱，最后的參數“internal”這個帖子不涉及，不做過多解釋。關鍵字“elset”的數據行為該單元集合包括的單元編號。

關鍵字“surface”能定義面，后面的參數“type”為該面是基于什么定義的，該參數的數值有：element、node等等，我在cae界面做過測試，采用“gemerty”和“mesh”方式定義的時候，“type”參數的取值都是“element”，這個取值的意思是采用邊標識（二維問題中，三維問題中為面標識）的形式定義surface。關鍵字“surface”的數據行中，第一個參數為單元集合名稱，第二的參數就是邊標識，這個邊標識是定義surface的關鍵，下面我們看s1、s2、s3到底是什么意思。

這里我們需要做一些猜測，基于有限元離散的理論。我們知道在有限元計算中，如果一個邊或面有荷載，就需要把荷載根據等效原理換算到節點相應的維度上，如（fx，fy）（二維問題中），那么軟件定義面或者邊標識的目的肯定與提取節點有關，而在二維問題中，一個邊可能是兩節點，或者三節點。好了有了這個猜測，繼續往下看。

查看上面的inp文件信息，可以得到如下信息：單元集合“—left-bc—S1”包括單元“43、45和46”，在關鍵字“surface”中，選擇這個單元集合的邊標識為“S1”的邊節點定義“surface”，我們看看這個S1代表的到底是什么，首先將這是三個單元的節點編號從inp文件中提取出來為：

 43, 41, 26, 32
 45, 43, 42, 22
 46, 44, 43, 22

再把這三個單元的單元-節點編號在cae界面中顯示出來：

定義的是左邊界，所以，與單元“43”有關的節點為26和41，與單元“45”有關的節點為42和43，與單元“46”有關的節點為43和44，這里就可以發現一些規律了：邊標識S1對應的節點都是inp文件的單元-節點編號中的前兩個節點。

這里還需要進行一些猜測：三個節點來組成的邊只可能有三種可能，對于a、b和c，只可能有：ab、bc和ca三種可能（不考慮順序，先給自己挖個坑），這有沒有可能正好對應著S1、S2和S3呢？

我們繼續看，“_left-bc_S2”單元集合對應的邊標識為S2，這個單元集合包括了單元”17“，對應的節點編號為：

 17, 55, 42, 41

在cae界面中顯示該單元為：

定義的是左邊界，涉及到的節點為42和41，這里初步驗證了我們的猜測，S2確實對應了第二條邊：42和41。

我們繼續看，“_left-bc_S3”單元集合對應的邊標識為S2，這個單元集合包括了單元”18“，對應的節點編號為：

 18, 44, 23, 28

在cae界面中顯示該單元為：

定義的是左邊界，涉及到的節點為28和44，這里又一次驗證了我們的猜測，S3確實對應了第三條邊：28和44。

至此我們可以得出結論：在一階三角形單元中，采用“gemerty”和“mesh”定義的surface中，ABAQUS的設計機制是首先定義與我們目標邊界線節點（ 二維問題中，三位問題為目標面節點）相關的單元集合，然后利用三角形邊標識提取邊界線節點。

一階三角形單元的邊標識有三個：S1、S2和S3。例如，inp文件中某個單元-節點的排布順序為：element，n1，n2，n3（element為單元編號，后面三個元素為節點編號），那么 S1代表的邊為：n1和n2組成的邊、 S2代表的邊為：n2和n3組成的邊、S3代表的邊為：n3和n1組成的邊。

再來說順序的事情，這部分我沒做過測試，不過推測來看，與inp文件中的排布順序保持一致的可能性很大。讀者要想深入探究，可以具體推導一下公式，就是那個荷載換算的公式。

這個問題可能是二維中特有的，因為僅僅靠兩點，很難判斷出來順時針或者逆時針，沒有參照，在三維問題中，這個問題就不存在，詳情請看三維單元的解析。

（二）八節點單元

幾何模型為三拱橋，如圖：

相應的網格圖為：

這里我們首先查看節點的排布方式。分別以單元1、12、123、1234和12345為例。

編號為“1”的單元，在inp文件中，單元-節點的編號為：

    1,   801,   962,   496,   497,  3190,  3351,  2885,  2886

在cae界面中，我們只顯示編號為“1”的單元為：

可以發現，前四個節點組成了一個面，后四個節點組成的面與前四個節點組成的面位置是相對的。且前四個節點按照右手法則，大拇指指向單元內部，后四個節點按照右手法則，大拇指指向單元的外部。且這兩個對面四個節點開始的位置是相同的 ，如：

801,   962,   496,   497
3190,  3351,  2885,  2886

可以發現，節點801與3190共線，后面的三對節點仍然有相應的規律。

后面四個單元這里就不重復碼字了，我做過驗證，是滿足這個規律的，下面來看更重要的面定義，這部分更有意思！

我在cae界面采用“gemerty”將三拱橋的橋面定義為一個面，詳細的inp代碼如下：

*Elset, elset=_top_S6, internal
6,    14,    15,     ......
*Elset, elset=_top_S5, internal
12,   267,   296,         ......
*Elset, elset=_top_S4, internal
 13,    16,    28,     ......
*Elset, elset=_top_S3, internal
 61,   140,   303,      ......
*Surface, type=ELEMENT, name=top
_top_S6, S6
_top_S5, S5
_top_S4, S4
_top_S3, S3

這部分涉及的單元比較多，沒有寫全，其余的省略。下面提取上面這些單元的單元-節點信息：

S6--------------|
6,        2,    495,   965,   498,  2391,  2884,  3354,  2887   
14,       502,  1221,  1114,   503,  2891,  3610,  3503,  2892 
15,     6,  1107,  1220,   504,  2395,  3496,  3609,  2893
S5--------------|
12,  1003,   983,   501,   500,  3392,  3372,  2890,  2889
267,   404,  2158,   612,    61,  2793,  4547,  3001,  2450
296,   985,  1061,   615,   614,  3374,  3450,  3004,  3003  
S4--------------|  
13,  1221,   502,     5,   165,  3610,  2891,  2394,  2554 
16,   169,   505,   504,  1220,  2558,  2894,  2893,  3609  
28,  1087,   510,     9,   799,  3476,  2899,  2398,  3188 
S3--------------|
61,    31,   552,   381,  1082,  2420,  2941,  2770,  3471
140,    19,   529,  1092,   981,  2408,  2918,  3481,  3370
303,   617,   616,  1716,  1010,  3006,  3005,  4105,  3399  

有了之前的經驗，我們知道了這里的S6、S5、S4和S3是六面體的面標識，還有兩個S1和S2沒涉及到，因為六面體嘛，肯定有六個面。我們只要把S3~S6的規律搞清楚了，其余的可以按照一樣的思路整出來。

下面開整，首先以S6開始。在cae界面中把單元6、14和15顯示出來：

下面把三拱橋調整到頂面的視圖，即從上往下看的視圖，截取包含這三個單元的一部分圖：

可以看到單元15、14和6分別在底層單元從左往右數第1、3和倒數第一個。

其中這三個單元涉及到的節點編號為：

15,     6,  1107,  1220,   504,  2395,  3496,  3609,  2893
14,   502,  1221,  1114,   503,  2891,  3610,  3503,  2892
6,     2,   495,   965,   498,  2391,  2884,  3354,  2887

可以發現，單元15采用的面標識S6涉及到的四個節點為：

2395 2893 504 6

六面體一共八個節點，加入我們給這八個節點分別1~8的編號，我們發現這四個節點對應的編號為：5 8 4 1，

這個規律正不正確呢，再來看單元14對應的四個節點：

2891 2892 503 502

 經過驗證，我們發現面標識S6就是對應分別了八個節點中第5 8 4 1個編號。

按照這種思路，我們可以得出如下規律：

S1---------------------1 4 3 2
S2---------------------5 6 7 8
S3---------------------1 2 6 5
S4---------------------6 2 3 7
S5---------------------4 8 7 3
S6---------------------5 8 4 1

注意：并不是所有的模型都會涉及到S1~S6，視模型的復雜程度而定，像幾何拓撲關系簡單的幾何模型，如長方體，可能只會涉及其中的一個面標識。

（四）總結

把問題的結果整出來并不是終點，重點是在得出結論的過程中有沒有得出一些這一類問題的方法論。
在探索節點排布順序規律和面節點索引規律的過程中，我們將inp文件與cae界面相結合，再加上自己現有的知識進行猜測和驗證，最終得出結論。

在使用商軟ABAQUS過程中，很多我們看似簡單，甚至注意不到的非常小的細節，都是一大堆工程師的頭發換回來的，也有些我們看不懂的設計，感覺莫名其妙，其背后都有非常復雜的原因，最終形成了現在的形式，當我們學習到一定深度的時候，自然會恍然大霧，茅塞頓開！

永遠保持好奇心！！

（五）附件