單元移除的案例
隧道開挖模擬-3
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提取碼：dpg1
盾構的掘進有兩種方式，一是利用生死單元，即先將掘進方向的開挖土體單元移除，隨后在相應位置激活盾構機單元，賦予盾構機材料。另一種方法基于大變形，精細化模擬盾構機的前進。前者較為簡單實用，應用較多。
本系列首先介紹第一種做法，算例的幾何形狀和參數參考Lambrughi A, Rodríguez L M, Castellanza R. Development andvalidation of a 3D numerical model for TBM–EPB mechanised excavations[J].Computers and Geotechnics, 2012, 40: 97-113.
主要施工過程：
（1） 初始假設盾構機處于地基之中，建立初始應力場。
（2） 移除盾構前土體，每次開挖長度1.5m。單元移除后在開挖面施加壓力215kPa。
（3） 盾構向前移動1.5m，在盾構前激活盾構機單元，盾構尾移除相應長度單元。同時激活盾尾灌漿層單元和襯砌單元。
（4） 依次向前開挖
關注點：
（1） 為了模擬盾構的掘進，需要在重復的位置建立幾套共節點的單元，可利用以下語句實現，詳見inp文件：
*ELCOPY, OLD SET=r1, NEWSET=sr1,SHIFT NODES=0, ELEMENT SHIFT=20000；該語句將在r1單元處重疊一套單元，節點不變，單元號+20000。
（2） 本例中沒有考慮灌漿壓力，可以在灌漿層單元外表面施加灌漿壓力，方法類似于開挖面上施加壓力的做法。
展開 T-Section隧道模型(CylinderTSectionWithWall)---應力松弛法計算
相對應的代碼如下:
building-blocks set create "mwu"building-blocks block import from-file "CylinderTSectionWithWall.bset"zone generate from-building-blockszone face skin
3 計算
計算過程如前文所述，首先在自重應力下進行平衡計算：
zone initialize-stress
然后使用下面的命令進行開挖計算，
zone relax excavate range group "Space"
這個命令可逐漸減小開挖范圍內單元的應力，剛度和密度，直到它們對模型產生影響。"zone cmodel null"命令或"zone cmodel delete"命令是一種瞬時開挖單元的做法，假定開挖區域瞬時完成。為了模擬真實的施工過程，FLAC3D引入了隧道工程中“應力松弛法”的概念。由于FLAC3D計算使用動力學原理(F=ma)來達到靜態收斂，因此對模型的突然更改可能會產生準慣性(quasi-inertial)效應，人為地夸大了該單元的破壞。緩解這種情況的一種方法是漸進挖掘單元，從而使單元移除的影響不太突然。FLAC3D使用了自動的單元開挖松弛方法，使得開挖周圍單元影響的影響隨著時間的推移逐漸減少，松弛系數設為1到0。FLAC3D的默認值是使用當前的mechanical force ratio (it.zone.mech_ratio)來伺服控制的。當松弛系數達到0時，單元設置為空本構模型NULL, 然后去掉開挖單元。
展開 彈丸沖擊侵徹平板（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節）
在此分析中，只有預期發生接觸的內部面才包含在接觸域中，以最小化內存的使用（如果包括了模型中所有單元的內部面，將使內存的使用量增加一倍以上）。
默認情況下，通用接觸算法不包括節點侵蝕（nodal erosion）【在abaqus explicit中Nodal erosion：默認=no】，因此即使周圍的所有單元都已失效，接觸節點仍將參與接觸計算。這些節點充當自由浮動質點（free-floating point masses），可以與主動接觸面（active contact faces）發生接觸。為了便于比較，還進行了節點侵蝕的分析，由此一旦周圍的所有單元都已失效，節點將從接觸計算中移除（可以節省計算量）。在本示例中，與自由節點（free-flying nodes）相關的動量傳遞預計很大，因此不推薦使用節點侵蝕。
二、結果與分析
在分析的不同階段中發生的變形形狀如圖2.1.4–4至圖2.1.4–5所示，這些圖中僅顯示了激活單元（active elements）。
如2.1.4–5圖所示，彈丸最終穿透了裝甲平板，在分析過程中，大約彈丸的前半部分單元會失效。在2.1.4–5圖中可以看到一些激活單元的斷裂碎片。這些碎片的節點和暴露面可以參與接觸。不再附著于任何激活單元的節點僅在沒有節點侵蝕的分析（對應于第一個主INP文件）過程中參與接觸。
圖2.1.4–6分別比較了進行節點侵蝕和不進行節點侵蝕的分析的總動能變化。對于沒有節點侵蝕的模型，大約32%的初始動能被吸收；而對于具有節點侵蝕的模型，大約26%的初始動能被吸收。
展開 隧道開挖三維模擬-1
在模型中利用createdisplay group（按鈕或tools菜單下）將開挖土體移除，執行special-skin-create將第一段開挖土體后余下土體的表面創建蒙皮（skin）（圖9）。
圖9
（5）執行Assignsection，將板截面屬性分配給蒙皮。注意將選擇對象改為skin，在屏幕底端順便建立集合s1（圖10）。依次建立所有的襯砌集合。將所有襯砌建為集合sall。
圖10
（6）拼裝實體后，進入step模塊，建立geostatic分析步，用于初始應力平衡（時間步長可選自動）。然后依次建立r1、s1、r2、s2……等分析步（依次為第一段開挖、第一段支撐、第二段開挖……）。將輸出控制中增加temp溫度作為輸出變量（output菜單）。
（7）在Interaction模塊中創建model change，將所有的襯砌蒙皮集合在geo分析步中移除；將r1在r1分析步中移除；將s1在s1分析步中重新激活（圖11），余同。若開挖步數很多，在inp文件中直接寫語句比較方便。
圖11
（8）在load模塊中，將模型底部所有方向位移約束住，限值周邊相應的水平方向位移。在geo分析步中施加z向體力-10。設置相應的初始應力場（圖12）和相應的溫度場（圖13）。圖13中的analytical field-1為定義的分布，可以在tools菜單下定義，也可以直接點擊f（x）按鈕定義，本例中直接為Z，即溫度等于Z坐標，模型頂面溫度為60，對應圖7中的模量4MPa。
圖12
圖13
（9）劃分網格后提交計算，蒙皮用板單元劃分。
5、結果簡單分析
首先檢查溫度設置是否準確（圖14）。
展開 
Abaqus增材制造過程仿真理論連載1
1.6 后處理仿真以及服役性能驗證
通常有必要模擬在打印零件上執行的附加后處理操作，例如從構建板上移除零件或移除支撐結構的電火花切割加工(EDM)，熱處理或其他后續的加工過程。
通過電火花加工的切割過程，可以用切割區域中指定單元的逐漸去除來建模。通過給漸進式單元激活定義中的單元分配一個零值材料體積分數，可以實現漸進式單元移除(參見漸進式單元激活章節)。或者，您可以使用模型改變技術指定要從模型中刪除的單元(參見刪除單元章節)。
您還可以應用熱處理熱循環來模擬由于退火或其他熱誘導相變而導致的零件殘余應力的減少。
此外，還可以對打印零件施加服役載荷，以考慮制造歷史造成的殘余應力影響。Abaqus/Standard為建模部件失效和部件耐久性提供了多種選擇，這些選擇可以合并到后續的服役性能驗證中。
展開 Johson-Cook本構A、B和n等參數 ￥699
通常用于絕熱瞬態動態模擬;與Abaqus/Explicit中的Johnson-Cook動態失效模型結合使用;Abaqus/Explicit中，可以結合拉伸破壞模型來模擬拉伸剝落或壓力斷口;可與漸進損傷和失效模型(漸進損傷和失效)結合使用，以指定不同的損傷起始準則和損傷演化規律，同時允許材料剛度的漸進退化和網格單元的移除;必須與線彈性材料模型(線性彈性行為)或狀態方程材料模型(狀態方程)結合使用。
下面是JC本構的一般表達式，該模型中主要確定A、B、n、C和m等參數。可以看到J-C本構的主體由三部分構成，分別表征了材料的應變硬化、應變速率硬化（強化）以及溫度軟化，可以概括為“兩硬一軟”。
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下面是JC本構的一般表達式，該模型中主要確定A、B、n、C和m等參數。可以看到J-C本構的主體由三部分構成，分別表征了材料的應變硬化、應變速率硬化（強化）以及溫度軟化，可以概括為“兩硬一軟”。
A-參考應變率和參考溫度下的初始屈服應力，B和n-材料應變硬化模量和硬化指數，C-材料應變率強化參數，m-材料熱軟化指數。
查幫助文檔可以知道各參數含義如下：
當我們不考慮應變速率和溫度影響時，該表達式就簡化為下面的表達式：
如果我們確定了參數A、B和n，那么我們在abaqus中就能輸入相應的JC參數，重點來了！已知一種材料的彈性模量，泊松比，屈服應力，強度極限等參數，我們可以利用JC插件自動計算出參數A、B和n，下面是利用JC插件得到的鋁合金AL2024應力應變曲線；
附件為JC本構插件
插件使用方法：
將壓縮包解壓，復制到*D:\SIMULIA\CAE\2019\win_b64\code\python2.7\lib\abaqus_plugins
下即可使用
展開 abaqus高級技術學習
五、開挖與堆載問題分析
5.1 ABAQUS中的單元生死功能 單元的移除與激活； 接觸對的移除與激活
5.2 單元生死操作中的注意事項
實例操作：（1）內撐式基坑開挖模擬（2）分級堆載路堤模擬
六、利用ABAQUS進行強度折減法分析
6.1 強度折減法的基本原理
6.2 強度折減法在ABAQUS中的實現
實例操作：（1）二維均質土坡穩定性分析2）三維心墻堆石壩邊坡穩定性分析
七、巖土動力分析
7.1 ABAQUS中的動力求解方法
7.2 巖土動力分析中的邊界條件
7.3 動力分析中的阻尼
實例操作：（1）水平地基的自振頻率與振型（2）地基地震反應的隱式和顯式分析
八、ABAQUS自定義材料模型
8.1 UMAT子程序
8.2 鄧肯模型二次開發
8.3 邊界面模型二次開發
實例操作：土石壩施工過程模擬
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Material Removal：材料移除是否被激活。
Melting Temperature:單元被移除時的平均溫度。
注意：這兩者只在“Last Patch”被激活時才能使用！
因此，正確設置“First Patch”和“Last Patch”十分重要！！！
需要插件及安裝幫助文檔，點擊收費內容
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ABAQUS生死單元（Model change）入門
生死單元用途廣泛，可以實現在指定的分析步中移除指定區域單元，同樣也可以在之后的分析步中將移除的單元重新激活。
幫助文檔這樣描述“Amodel change interaction allows you to deactivate and reactivate elements to simulate removal of part of the model, either temporarily or for the remainder of the analysis. You can create a model change interaction in all
Abaqus/Standard steps except for static, Riks steps and linear perturbationsteps. For a detailed discussion, see Element and contact pair removal andreactivation.”
通過這段說明我們可以知道，生死單元的使用條件是：in all Abaqus/Standard steps except for static, Riks steps andlinear perturbation steps。
生死單元在CAE界面實現方法為： create interaction》選擇需要移除或者激活的分析步 step并選擇model change，如下圖中選擇step-3使用 model change。
點擊繼續之后，可選取相應的區域來施加model change以及相關選項。
展開 ductile metal 延性金屬的損傷模擬-ABAQUS例子
（單元完全失效刪除前，其熱屬性不受影響，但是單元失效刪除后，其熱屬性也刪除）
The damage initiation criteria for sheet metal necking instability (FLD, FLSD, MSFLD, and M-K) are available only for elements that include mechanical behavior and use a plane stress formulation (i.e., plane stress, shell, continuum shell, and membrane elements).（薄板金屬的頸縮不穩定性模擬使用FLD, FLSD, MSFLD, and M-K準則，所以二維單元是適用于平面應力單元）
2.
展開 
剛性彈丸對板材的侵徹分析（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.3節）
因此，必須在球體表面（定義為基于網格單元的面【element-based surface】）和包含板中位于碰撞點半徑20mm范圍內的所有節點的表面（定義為基于網格節點的面【node-based surface】）之間建立接觸關系（contact）。（參見“Eroding projectile impacting eroding plate,”?Section 2.1.4，以了解基于網格單元的面用于模擬侵蝕的示例），首選地，在inp文件中，通過“接觸對”（contact pairs）來建立球體表面與其他節點集之間的接觸關系。此外，還給出了使用“通用接觸算法”建立接觸關系的inp文件。
二、結論
球形彈丸以1000米/秒的速度、從與平板法線呈30°角的方向沖擊平板。不同階段的變形情況如圖2.1.3–2至圖2.1.3–4所示，其中截面控制選項采用了centroid kinematic 和combined (viscous-stiffness form) hourglass （參考分析例pl3d_erode_ccs.inp）。在沖擊分析的早期，如圖2.1.3–2所示，板表面相對少量的材料已被侵蝕，板正在發生變形。在圖2.1.3–3中，板已穿孔，但彈丸仍與孔邊緣存在接觸。在圖2.1.3–4中，彈丸已經遠離板，并以恒定速度運動。圖2.1.3–5和圖2.1.3–6顯示了彈丸速度的變化過程（不同曲線對應了不同的截面控制規則，參考表2.1.3–1 ）。其中采用不同的截面控制規則所得出的分析結果高度一致。
在圖2.1.3-2至圖2.1.3-4中，通過Abaqus/CAE顯示設置，僅顯示了有效網格單元，而移除了失效單元的相應顯示。
展開 論剪切破壞
右圖（圖1）
為金屬樣品典型的軸向應力-應變曲線；
在ABAQUS的失效機制的詳細說明里包括四個明顯的部分：
材料無損傷階段的定義（如圖1中曲線a-b-c-d’）
損傷開始的標準（如圖1中曲線c點）
損傷發展演變的規律（如圖1中曲線c-d）
單元的選擇性刪除，因為一旦材料的剛度完全減退就會有有單元從計算中移除（如圖1中曲線d點）。
假設一個t，來表示第一個網格到達破壞的臨界狀態時的分析步數。
在保持其他參數不變的情況下，設置Fracture Strain由1到10等間距變化，得到如下仿真結果。
Fracture Strain
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
t
1
3
4
7
11
13
13
16
17
17
由以上結果可以看出，隨著Fracture Strain的增大，第一個網格破壞所需要的時間也逐漸增大，并且刀具切削到工件里的現象更加明顯。
所以對于鈦合金材料參數Fracture Strain一般設置為2較為合理。
對于所有材料來說，如何出現明顯的刀具切削到工件里面的現象，可以適當減小參數Fracture Strain，應該可以起到改善的效果。
展開 隧道開挖模擬-2
按照施工順序，通常在Geostatic分析步移除襯砌單元，然后在第一步開挖中移除土體，在第二步中激活襯砌單元和接觸對。但是由于土體在第一步開挖后向隧道內變形（相應節點跑到了襯砌內部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認為接觸對兩側有overclosure，會在激活步中進行調整，使得隧道和土體產生向上的變形，與實際情況不符。圖1是一個平面算例開挖后的豎向位移，圖2是激活襯砌及接觸對后的豎向位移。盡管激活步中沒有施加任何荷載，土體還是出現了明顯的上抬變形。
圖1
圖2
要解決這一問題，必須讓激活后的襯砌的節點位置與開挖后土體變形相協調。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設置兩套共節點的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實的襯砌單元，在開挖后激活。
展開 Ls_Dyna中接觸控制卡片設置
【SHLTHK】在 STS 和 NTS 接觸類型中，即在面-面接觸和點-面接觸類型中考慮殼單元厚度的選項。選項 1 和 2 會激活新的接觸算法。厚度偏置通常包括在單面接觸、約束算法、自動面面接觸和自動點面接觸類型中。
EQ.0：不考慮厚度偏置。
EQ.1：考慮厚度偏置但剛體除外。
EQ.2：考慮厚度偏置，包括剛體。
【PENOPT】對稱剛度檢查。如果兩個接觸物體的材料性質與單元大小的巨大差異，引起接觸主面與從面之間接觸應力不匹配，可能導致計算不穩定和計算結果不切實際，這時可以調整該選項克服。
EQ.0：自動設為 1。
EQ.1：接觸主面和從節點剛度的最小值。（默認）
EQ.2：用接觸主面的剛度值。（過去的方法）
EQ.3：用從節點的剛度值。
EQ.4：用從節點的剛度值，面積或質量加權。
EQ.5：與 4 相同，但是厚度加權。通常不推薦使用。
注：選項 4 和 5 推薦在金屬成型計算中使用。
【THKCHG】單面接觸中考慮殼單元厚度變化的選項。
EQ.0：不考慮。（默認）
EQ.1：考慮殼單元厚度變化。
【ORIEN】初始化過程中接觸面截面自動再定位選項。
EQ.0：自動設為 1。
EQ.1：僅自動（part）輸入時激活。接觸面由 part 定義。
EQ.2：手動（segment）和自動輸入（part）都激活。
EQ.3：不激活。
【ENMASS】對接觸過程中銷蝕掉的節點的質量的處理。該選項影響所有當周圍單元失效而自動移除相應節點的接觸類型。通常，銷蝕掉的節點的移除會使計算更穩定，但是質量的減少會導致錯誤的結果。
EQ.0：從計算中移除銷蝕的節點。（默認）
EQ.1：保留體單元銷蝕的節點并在接觸中繼續起作用。
EQ.2：保留體單元和殼單元銷蝕的節點并在接觸中繼續起作用。
展開 