單元消除的案例
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列3：S4殼單元剪切自鎖和沙漏控制
這兩者具有相似性，所以我們在本文中一起研究Abaqus中線性殼單元S4針對這兩種情況下的內部實現方式。剪切自鎖和沙漏現象影響的是剛度矩陣和應力，我們研究方式是在自編程序iSolver中根據成熟的消除剪切自鎖和沙漏控制的理論實現剛度矩陣的修正，通過比較同一模型的Abaqus的剛度矩陣結果，結合幫助文檔猜測Abaqus軟件單元消除剪切自鎖和控制沙漏的內部實現方法。
圖1：剪切自鎖
圖2：沙漏
===S4殼單元剪切自鎖和沙漏控制研究總結===
完全積分單元才有剪切自鎖，雖然Abaqus的S4單元是完全積分，但內部已經做了修正完全消除了剪切自鎖，所以不需要用戶做任何設置。
減縮積分單元才有沙漏現象，Abaqus的S4R默認增加一個人工的沙漏剛度來控制沙漏現象，如果發現結果還是不理想，那么需要采用其它建模方法才能控制沙漏了。
展開 螺桿式空壓機保護控制的措施和特點
同時，在重物下放時，會有能量回饋，因此要使用制動單元或采用共用母線方式。
c.大慣性負載。如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會振蕩，電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩。配合制動單元消除回饋電能。
d.不均行負載。這類負載有時輕，有時重，此時應按照重負載的情況來選擇變頻器容量，例如軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等。
（2）長期低速運轉，由于電機發熱量較高，風扇冷卻能力降低，因此必須采用加大減速比的方式或改用6級電機，使電機運轉在較高頻率附近。
（3）變頻器安裝地點必需符合標準環境的要求，否則易引起故障或縮短使用壽命；變頻器與驅動電動機之間的距離一般不超過50m，若需更長的距離，則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能正常運轉。
6、空壓機的節能監測方法和要求有哪些？
（1）監測必須在空氣壓縮機組及供氣系統正常工況下進行，且該工況應具有統計值的代表性。
（2）對穩定負荷的空氣壓縮機組，以2h為一個檢測周期，對不穩定負荷的空氣壓縮機組，以一個或幾個負荷變化周期為一個檢測周期。
（3）檢測周期內，同一工況下的各被測參數應同時進行采樣，被測參數應重復采樣三次以上；采樣間隔時間為10~20min；以各組讀數值得平均值作為計算值。
（4）空壓機的容積流量檢測用流量計法。對水冷式中間冷卻器的空壓機組亦可按有關規定的熱平衡法測定。
（5）測量儀表要求。電量、溫度、壓力和流量測量應在儀表規定的使用范圍內。測量儀表的準確度應符合規定。儀表應在檢定的有效期內。
展開 【基礎討論】Bernoulli-Euler 梁和Timoshenko 梁的區別
我們知道在厚梁中，橫向剪切不可以忽略，所以使用Bernoulli-Euler 梁不再合適，而對于Timoshenko 梁，當梁厚較小時，就需要構造合適的單元來消除剪切應變，使橫向剪切能夠趨向于0。 這就希望大家討論，剪切自鎖產生的機理是什么？消除剪切自鎖的方式有哪些？能否通過新的假設來構造梁單元？
ABAQUS損傷斷裂(例2) 盾構機在砂漿環境下掘進的巖石破碎模擬 ￥66.67
ABAQUS損傷斷裂(例2) 盾構機在砂漿環境下掘進的巖石破碎模擬
采用顯示動力學分析：
該模型模擬盾構機在砂漿中掘進的巖石破碎，采用耦合歐拉拉格朗日法模擬砂漿環境下，盾構機刀盤與巖石之間的相互作用，巖石應力達到破碎時采用單元刪除技術消除掉已失去抵抗力的巖石。砂漿模擬為歐拉體，巖石及盾構機刀盤為拉格朗日體，其中盾構機刀盤模擬為剛體。
所建模型：
模擬的盾構機刀盤及所切割的巖石
刀盤及巖石的邊界條件
盾構機刀盤及所切割巖石的單元劃分
盾構機刀盤及巖石所處砂漿環境的網格劃分
模擬的結果：
掘進時的動態效果（隱藏泥漿及盾構機刀盤）
模擬后的結果（隱藏泥漿及盾構機刀盤）
隱藏掉泥漿及盾構機刀盤后巖石破碎時的應力分布
隱藏掉泥漿及盾構機刀盤后巖石破碎時的等效塑性應變分布
模擬動態效果圖（展示成無網格的半模型，含泥漿）
砂漿及巖石在盾構機擾動下的應力分布圖
砂漿及巖石在盾構機擾動下的等效塑性應變分布圖
展開 
阿信案例——voronoi晶粒模型的優化對網格質量的影響
原因就在于：常規算法得到的voronoi圖形出現的短邊和小平面會導致模型整體單元數量增加以及不良單元出現概率增大。解決這類問題的方法就是：voronoi圖形優化，去除短邊和小平面。
本期案例為一個立方體模型，晶粒數量均為20個，對比voronoi多面體經過圖形優化和沒有優化的網格差異。
圖1、voronoi晶粒形狀優化與網格質量對比，左圖為Cubic_1、右圖為Cubic_2，從上至下依次為幾何結構圖、網格剖分圖，零厚度內聚力單元晶界圖
從上圖可知，經過形狀優化后的voronoi晶粒模型網格質量得到了有效提升，網格數量明顯下降，不良單元得到了消除。不難看出，經過優化的模型，計算時長和結果精度將會優于未優化的模型。
注： 本項目目前不接受答疑，僅提供工程協作，協作范圍：各類立方體狀、柱狀、球狀voronoi晶粒模型的構建，包含但不限于：常規模型，優化模型，晶粒長大模型、包含亞晶粒的多尺度晶粒模型等。
如需協作請提前將個人需求整理成word，私信留言，我會及時回復。
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展開 hypermesh-ansys聯合仿真之質量單元
質量單元屬于0維單元，ANSYS提供了質量單元mass21，該單元有6個自由度，3個平動自由度和3個繞軸的轉動自由度，可以分別設置不同方向上的不同質量和轉動慣量，但是一般3個平動方向上的質量是相同的，而3個轉動方向上的轉動慣量可能分別不同。轉動慣量可能對某些非轉動模態影響較小甚至可以忽略，但是對某些模態影響比較明顯，所以在較容易獲得部件轉動慣量的情況下盡量將部件簡化為質量單元時輸入每個方向上的轉動慣量參數。
質量單元的另一個功能是作為輔助單元使用，在利用hypermesh為ANSYS求解器建模前處理時，涉及到不同零部件單元之間的連接裝配，此時在一些連接單元的節點上需要安放一個單元才能在導入ANSYS計算時正常進行，下面舉實例說明。
上圖是一個板通過4個紫色的柱焊接在板的4個孔上，建模是通過CERIG單元將板與柱在焊接位置剛性連接，然后在4個柱的頂端安裝在其他部件上，這里將柱的頂端連接到同一個節點上（節點號為4417），然后在該節點上施加固定約束邊界條件。建好模型后導出CBD文件并讀入ANSYS進行模態求解，開始求解時報出如下圖錯誤。
報錯信息顯示為，約束方程1有未使用的節點4417。主要原因是hypermesh中的CERIG單元轉化到ANSYS是約束方程。在建立節點耦合時，比如將若干單元的節點自由度耦合到一個新建的節點時，這個新建節點比如依附于某個單元，否則求解時就會報出上述錯誤信息，這里的解決方案就是在節點4417處建立一個mass21單元，為了消除mass21單元對求解結果的影響需將mass21的質量屬性設置到非常低，特別是在模態求解時，質量會嚴重影響模態求解結果，效果如下圖。
展開 Dyna中模擬材料失穩的GISSMO失效模型 ￥20
不同失效準則和不同累積損傷算法的仿真差別
GISSMO失效模型
單元尺寸對失效應變的影響
由于材料失穩后的應變帶有強烈的網格依賴性，而損傷及失效應變均和材料失穩后的應變相關，為了消除單元尺寸對失效應變的影響，GISSMO本構中引入了單元尺寸和失效應變歸一化因子LCREGD。
實例驗證
以簡單的單軸拉伸試驗為例：
損傷閥值DCRIT設定為0.5時計算結果如下：
材料失穩后中間單元先失效，符合單軸拉伸試驗規律。
材料失穩時應變，損傷，應力三軸度急劇增加
損傷閥值DCRIT設定為1.0時計算結果如下：
材料不發生失穩時單元幾乎同時失效，有一定隨機性
材料不發生失穩時無法構建應力下降段
結果對比
當材料出現失穩時，塑性應變，損傷，應力三軸度在很短的時間內急劇增長，需在失穩時間內加密輸出頻率才能捕捉到峰值（損傷閥值0.5的例子在最小時間步長的輸出時間間隔內依然未捕捉到損傷為1的時刻點）。
展開 ABAQUS中無限單元的使用（一）——2D操作案例
ABAQUS中無限單元的使用（一）
——2D操作案例
作者：Nick_Liu
使用無限單元可以用消除應力波的反射，從而以較小的模型得到和整體模型一致的計算結果，在節省計算資源和提高計算精度方面具有很大優勢。一般局部加載對整體影響不大或者問題為無邊界時可以使用無限單元模型。
ABAQUS 6.14提供了17種無限單元。非聲學問題中常用的無限單元有：CINAX4、CIN3D8、CINPE4和CINPS4。使用時只需在input文件中修改單元類型的關鍵字即可。
使用無限單元的關鍵在于模型區域的劃分。本文通過隨時空變化壓力載荷作用于圓柱體的案例，演示二維無限單元模型的建立過程。
1）建模過程
Step-1：建立軸對稱模型，并將模型分成3個區域，如圖1所示：
圖1 建模和分塊
Step-2：設置邊界區域厚度方向的種子密度為1，寬度方向種子數量相同；內部區域單元類型為CAX4R，邊界區域單元類型為CAX4；劃分網格如圖2所示：
圖2 模型網格
Step-3：孤立網格，調整堆疊方向，如圖3所示：
圖3 調整堆疊方向
Step-4：賦予材料屬性，建立裝配體和動態分析步（Dynamic, Explicit）。
Step-5：在模型頂部通過VDLoad子程序施加大小隨時間和空間變化的壓力；同時對模型施加對稱和固定約束，如圖4所示：
圖4 載荷和約束
Step-5：新建Job，輸出Input文件，將Input文件中的單元類型CAX4改為CINAX4。
Step-6：通過修改后的Input文件新建Job并提交計算。
2）計算結果
計算結果如圖5所示：
圖5 計算結果
可以看到，應力傳遞至白色的無限單元邊界時沒有進行反射，其結果與實際情況是一致的。
3）注意事項
a. 厚度方向只能有一個單元；
b.
展開 代理英飛凌數字大功率控制芯片IDP2308
IDP2308是一種多模式PFC和LLC控制器，與浮動高側驅動器和啟動單元相結合。數字引擎為多模式操作提供高級算法，以支持整個負載范圍內的最高效率。實現了全面且可配置的保護功能集。低引腳數DSO-14封裝只需要最少的外部組件。集成的高壓啟動單元和先進的突發模式能夠實現低待機功率。此外，集成了一次性編程（OTP）單元，以提供一組廣泛的可配置參數，有助于簡化階段設計。
特性：
?多模PFC可配置PFC柵極驅動器
?同步PFC和LLC突發模式控制
?可配置非線性LLC VCO曲線
?可配置的軟啟動
?VAC輸入電壓感應和通過HV引腳的X帽放電
優勢：
?集成600V啟動電池
?基于無芯變壓器技術的集成浮動驅動器
?數字多模式操作，實現更高的效率曲線
?通過直接X-cap放電功能和高級突發模式控制，支持低待機功率
?通過集成啟動單元和突發模式消除輔助電源
?用于通信和電路內配置的UART接口
?通過一次編程功能對各種參數進行靈活設計
應用：
?液晶電視75W ~ 300W
?通用SMPS
相應方案的應用及元器件供應事宜，請聯系 深圳市光華創新科技有限公司 銷售部 陳先生
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展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列19： Abaqus幾何非線性的設置和后臺
類似沙漏問題的考慮一樣，除了預判是否會出現沙漏完，還可以查沙漏產生的人工應變能是否超過了一定范圍，如果超過了就得改你的模型了，譬如采用完全積分單元等。具體可看
本系列文章第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
1.2 Abaqus的幾何非線性單元設置
為了有限元編程的方便，Abaqus和ansys等商用有限元程序將幾何非線性的設置和小應變/大應變設置完全分開的。
（1）幾何非線性開關的設置：在Abaqus中只要簡單的在Step中勾選NL Geom這個開關就行。
（2）單元的設置：在Mesh的Assign Element Type單元中設置，但有時Abaqus的設置完全看不出到底采用哪種幾何非線性，譬如下面梁的設置，大家能找到哪地方設置小應變和大應變嗎？
而有些時候不得不說Abaqus界面上和后臺計算方法之間的關聯還是非常精準的，譬如殼單元只有membrane strain才有small（小應變）和finite strain（大應變）之分，為什么不直接來一個：Strain選擇small和finite呢？因為Abaqus把平面應變的貢獻分為了兩部分：membrane和bending部分，而后臺計算時只有membrane才是采用的真實應變的方式計算，也就是類似對數方式，而bending部分的應變后臺并不是采用對數方式計算的，這也是為何Abaqus的S4的設置中只有membrane strain的設置原因。
在Abaqus中第一個幾何非線性開關的設置將控制后面的單元設置采用線性和非線性。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列5：單元正確性驗證 ￥1
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用軟件在這些傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。
一方面我們查閱Abaqus軟件手冊得到修正方法的說明，另一方面我們自己編程實現簡單的結構有限元求解器，通過自研求解器和Abaqus的結果比較結合理論手冊如同管中窺豹一般來研究Abaqus的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。在研究的同時，準備將自己的研究成果記錄下來寫成一個系列文章，希望對那些不僅僅滿足使用軟件，而想了解軟件內部實現方法甚至是做自己的軟件的朋友有些幫助。由于水平有限，里面可能有許多錯誤，歡迎交流討論。
==以往的系列文章==
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數值計算的求解方法。
展開 
MPC使用范圍
從某種意義上說，建立約束即建立兩個或多個節點之間的聯系，因而也可將MPC約束說成是MPC單元。如RBAR、RBE1、RBE2建立的是剛性單元，這些單元局部剛度是無限大的；而RBE3、RSPLINE單元則是柔性單元，其只是建立了不同節點的力與力矩的分配關系，也稱之為插值單元。其局部剛度為零，不會對系統剛度產生影響。
1）描述非常剛硬的結構單元。如果結構模型中存在兩個或兩個以上的剛度相差很大的元器件時，剛硬元件在分析過程中，一方面起傳遞載荷作用，另一方面也發生部分變形。但其變形非常小，和柔軟元件比，它是“剛性”的。這種情況下，對剛硬元件的描述顯得尤為重要，如果用大剛度的彈性單元來模擬剛硬元件，會造成病態解。原因是，剛度矩陣中對角系數差別太大，引起矩陣病態。為解決本問題，應用適當的約束方程來代替剛硬的彈性單元，來創建更為合理的有限元模型。
2）在不同類型的單元間傳遞載荷。如在有限元模型中，包含三維實體單元和殼體單元。模型看來成功，沒什么問題。但是求解是，會出現“剛度矩陣奇異”的錯誤。原因是，實體單元和殼體單元是不相容單元，實體單元節點有三個自由度（移動），而殼體單元節點卻有五個自由度（三個移動，兩個轉動）。若不采取特殊處理，則無法將殼體單元上的力偶傳遞到實體單元上。為了消除這種奇異性，必須建立一種連接，作用是在實體中建立一個耦合，以承受殼體力偶。
3）任意方向的約束。當某節點可以沿著不平行于坐標軸的某個邊界運動時，就需要定義一個約束方程，這個方程反映垂直于此邊界的運動的約束。
4）剛性連桿。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列10： 耦合約束的研究 ￥1
不同商軟對耦合約束的定義也不同，Abaqus/Nastran/Ansys的定義分別如下：
項次
問題
運動耦合約束
分布耦合
1
Abaqus
K-Coupling
D-Coupling
2
Nastran
RBE2
RBE3
3
Ansys
CERIG
RBE3
注：對于非線性分析，Ansys采用MPC184單元來創建耦合約束。
如果有任何其它疑問，歡迎聯系我們：
snowwave02Fromwww.yqgqt.org.cn
email: snowwave02@qq.com
詳細研究方法，見附件：
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列10：耦合約束（Coupling constraints）的研究.pdf
以往的系列文章：
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數值計算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：單元正確性驗證。
展開 網格劃分基本流程
等
22
自由邊檢查
與重節點消除
Tool－edges－element（all）－find edges－equivalence －return
23
重單元檢查與消除
Tool－check elems－duplicates－save failed
24
法向檢驗與糾正
Tool－normals－element（displayed）－display normals－adjust normals-return
25
輸出網格
File－export－load（安裝路徑/nastran/general）－write as（輸入文件名）－保存
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列9： 編寫線性UMAT Step By Step
詳細研究方法，見附件：
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列9：編寫線性UMAT Step By Step.pdf
以往的系列文章：
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數值計算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：單元正確性驗證。介紹有限元單元正確性的驗證方法，通過多個實例比較自研結構求解器程序iSolver與Abaqus的分析結果，從而說明整個正確性驗證的過程和iSolver結果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁單元的剛度矩陣。介紹梁單元的基礎理論和Abaqus中General梁單元的剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁單元完全一致的剛度矩陣。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/403932
第七篇：C3D8六面體單元的剛度矩陣。
展開 