Abaqus中殼單元的選擇

       如果一個薄壁構件的厚度遠小于其典型整體結構尺寸（一般為小于1/ 10 ），并且可以忽略厚度方向的應力，就可以用殼單元來模擬此結構。殼體問題可以分為兩類：薄殼問（忽略橫向剪切變形）和厚殼問題（考慮橫向剪切變形）。對于單一各向同性材料，一般厚度和跨度的比值小于1/ 15 時，可以認為是薄殼；大于1/ 15 時，則可以認為是厚殼。對于復合材料，這個比值需要更小一些。

ABAQUS 的殼單元可以有多種分類方法，按照薄殼和厚殼可劃分為：

1)通用目的 (general-purpose) 殼單元：此類單元對薄殼和厚殼問題均有效。

2) 特殊用途 (special-purpose) 殼單元：包括純薄殼(thin-only) 單元和純厚殼(thick-only) 單元。

根據單元的定義方式，還可以將ABAQUS 殼單元劃分為：

1) 常規(conventional) 殼單元：通過定義單元的平面尺寸、表面法向和初始曲率來對參考面進行離散，只能在截面屬性中定義殼的厚度，而不能通過節點來定義殼的厚度。

2) 連續體( continuum) 殼單元：類似于三維實體單元，對整個三維結構進行離散。

選擇殼單元的類型時可以遵循以下原則。

1) 對于薄殼問題，常規殼單元的性能優于連續體殼單元；而對于接觸問題，連續體殼單元的計算結果更加精確，因為它能在雙面接觸中考慮厚度的變化。

2) 如果需要考慮薄膜模式或彎曲模式的沙漏問題，或模型中有面內彎曲，在 ABAQUS/Standard 中使用s4單元 (4 節點四邊形有限薄膜應變線性完全積分殼單元)可以獲得很高的精度。

3) S4R 單元 (4 節點四邊形有限薄膜應變線性減縮積分殼單元)性能穩定，適用范圍很廣。

4) S3/S3R 單元 (3 節點三角形有限薄膜應變線性殼單元)可以作為通用殼單元使用。由于單元中的常應變近似，需要劃分較細的網格來模擬彎曲變形或高應變梯度。

5) 對于復合材料，為模擬剪切變形的影響，應使用適于厚殼的單元(例如s4、S4 R 、S3 、S3R 、S8R) ，并要注意檢查截面是否保持平面。

6) 四邊形或三角形的二次殼單元對剪切自鎖或薄膜自鎖都不敏感，適用于一般的小應變薄殼。

7) 在接觸模擬中，如果必須使用二次單元，不要選擇STRI65 單元(三角形二次殼單元) ，而應使用 S9R5單元 (9節點四邊形殼單元)。

8) 如果模型規模很大且只表現幾何線性，使用S4R5單元(線性薄殼單元)比通用殼單元更節約計算成本。

9) 在 ABAQUS/Explicit 中，如果包含任意大轉動和小薄膜應變，應選用小薄膜應變單元。