abaqus單元類型
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus單元類型的視頻教程
workbench中單元類型查看+solid186與solid185切換+兩種單元網格尺寸敏感度比較
本段視頻主要講解內容： 1、workbench中如何查看單元類型 2、workbench中常用實體單元solid185與solid186單元區別 3、兩種單元類型如何切換 4、兩種單元的網格尺寸敏感度對比
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【精品課程】ANSA For ABAQUS從入門到精通教程(完結)
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abaqus單元類型的實例教程
網格單元的出現源于離散化求解，離散化把連續求解域離散為若干有限的子區域，分別求解各個子區域的物理變量，各個子區域相鄰連續與協調，從而達到整個變量場的協調與連續。每個子域內通過數學物理公式描述，單個這樣的子域就稱為單元。
有限元方法不僅應用于力場分析，還可以應用到溫度場、磁場、滲流場等分析領域，對于不同類型場的基本物理定律也是不一樣的，因此就需要用到不同的單元類型，如果需要考慮多場分析，就需要單元同時考慮所需場、以及場之間的耦合關系，也就出現了耦合單元；耦合分析雖然能獲得更準確的計算結果，但計算成本會增大，因此我們需要根據分析的問題來簡化問題，選擇合適的單元類型。
在選單元之前，我們先了解一下ABAQUS 單元編號法則，而了解單元編號法則就不得不提ABAQUS中單元具備的五個基本要素，分別是：
1）單元族群，如下圖所示為力學分析中常用的單元族群，這些族群的主要區別在于幾何特征的差異，適合于研究不同的結構類型，選擇合適的族群可以在不降低計算精度條件下，減少計算量，比如：一座高樓大廈如果全用實體單元建模，可能需要千萬甚至上億個實體單元，但如果將大廈的梁柱簡化為梁單元，墻和樓板簡化為殼單元模擬，單元數量將急劇減少。
單元編號法則1：它們的首字母或前幾位字符通常會作為單元編號的起始字符。比如：‘C3D8’中首
字母‘C’為Continuum elements 的首字母。
2）自由度，是分析過程中計算的基本變量，比如力學分析中的自由度是節點的平移和旋轉自由度；傳熱分析中需要考慮的自由度是節點溫度；滲流分析則是孔隙壓力自由度……
單元編號法則2：單元自由度通常由單元族群和尾部字符確定，比如尾部字符包含T，則表示包含溫度自由度，包含P，則表示包含孔壓自由度。
展開 Workbench如何查看單元類型和修改單元類型
Workbench這個平臺功能確實很強大，但是對有限元分析問題的思維卻丟了很多，與傳統的ANSYS經典相比。似乎過分追求界面的易用性，就像是單反相機往傻瓜相機的方向發展似的。
學習有限元的時候，靠在比較前面的一步就是離散化，而離散化與單元類型關系緊密，workbench則直接省略了單元這一塊，根本讓人感覺不到單元的存在，如果不是有特殊要求的話。本次針對Workbench的單元作相關說明。
1.查看單元類型
Workbench有默認的單元類型和材料類型，材料類型先不說，單元類型實體默認的是Solid186（3D20N），劃分完之后在Model界面無法直接看到單元類型，需要在workbench的主界面進行相關操作，如圖1所示，在Component Systems 下面的Finite Element Modeler，拖曳一個并與Model連接，之后進入Finite Element Modeler。
圖1
圖2
進入后可以看到一份單元和網格的詳細信息，包括單元數目節點數目單元類型等等，但是圖2中注意到，對應與Mechanical APDL 的單元類型居然是Mesh200，而對應于ABAQUS的單元類型是C3D20（三維20節點），根據ABAQUS的單元類型可以知道該單元確實是SOLID186，但是顯示的是Mesh200。
Mesh200是一個特殊單元類型，實際不參與任何計算，可以當做沒有屬性的單元。由此可知，劃分完只會顯示Mesh單元，實際提交運算時才根據Solid186進行計算。
2.修改單元類型
當需要修改單元類型時，如果是將二次單元修改為依次單元，比如186單元修改為185單元，那么可以直接在Model界面修改。
展開 針對不同的單元類型（Solid單元、Shell單元、Beam單元），Abaqus提供了多種不同的定義初始溫度場的方法，可以根據實際情況靈活的選擇不同的定義方式，從而更加精確的實現仿真分析。下面簡單的介紹一下在Abaqus中以上三種單元定義初始溫度場的方法。
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Solid單元初始溫度場定義
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Shell單元初始溫度場定義
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Beam單元的初始溫度場定義
這三部分單元的初始溫度場定義詳見附件：
淺談abaqus針對不同單元類型的初始溫度場定義.pdf
展開 在大位移分析中，殼單元上的局部材料軸隨著材料各積分點上的平均運動而轉動； 線性、有限薄膜應變、四邊形殼單元（S4R）是較完備的而且適合于普通范圍的應用； 線性、有限薄膜應變、三角形殼單元（S3R）可作為通用的殼單元來應用。由于在單元內部近似為應變場，精細的網格劃分可用于求解彎曲變形和高應變梯度； 考慮到在復合材料層合殼模型中剪切柔度的影響，將采用“厚”殼單元（S4R,S3R,S8R） 四邊形或三角形的二次殼單元，用于一般的小變形薄殼是很有效的。它們對剪力自鎖和薄膜鎖死是不敏感的； 在接觸模擬中不用選用二階三角形殼單元（STRI65），要采用9節點的四邊形殼單元（S9R5）; 對于僅經歷幾何線性行為的非常大的模型，線性、薄殼單元（S4R5）一般將比通用殼單元花費更少； 小結： 殼單元的橫截面特性可以由沿厚度方向的數值積分確定（*SHELL SECTION），或在分析開始時應用計算的橫截面剛度（*SHELL GENERAL SECTION）； *SHELL GENERAL SECTION是非常有效的，但僅用于線性材料，*SHELL SECTION可用于線性和非線性材料； 數值積分在沿殼厚度方向的一系列積分點上進行。這些積分點就是單元變量可以被輸出的位置。最外層的積分點位于殼單元的表面。 殼單元法線方向決定了單元的正和負表面，為了正確地定義接觸和解釋輸出數據，必須知道其對應的是哪個面。殼法線還定義了施加在單元上正壓力載荷的方向，并可以在ABAQUS/Post中畫出； 殼單元利用材料方向局部化到每個單元。在大位移分析中，局部材料軸隨單元而轉動。*ORIENTATION被用來定義非默認的局部坐標系統。單元的變量，如應力和應變，在局部方向輸出； *TRANSFORM定義節點的局部坐標系，集中載荷和邊界條件被應用在局部坐標系中。
展開 非協調模式單元（Incompatible modes），以字符I結尾，僅適用于線性四邊形和六面體單元。它把增強單元位移梯度的附加自由度引入線性單元，能克服線性完全積分中的剪切自鎖問題，具有較高的計算精度。
Abaqus中的非協調模式單元和MSC.NASTRAN中的4節點四面體和8節點六面體單元很相似，所以計算結果頁很一致。
非協調模式單元具有如下優點：
（1）克服了剪切自鎖問題，在單元扭曲比較小的情況下，得到的位移和應力結果很精確。
（2）在彎曲問題中，在厚度方向上只需很少的單元，就可以得到與二次單元相當的結果，而計算成本明顯降低。
（3）單元交界不會重疊或開洞，因此很容易擴展到非線性、有限應變的位移。
但是使用這種單元的時候需要注意，如果所關心的部位單元扭曲比較大，尤其出現交錯扭曲時分析精度會降低。
請注意非協調模式和減縮積分單元，兩個只能選擇其一，不能同時選擇。但是同時選擇雜交單元（hybrid）。
轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_b377d7f70102vew6.html
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