abaqus 單元選擇的案例
Abaqus中殼單元的選擇
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。
展開 ABAQUS單元的選擇
如果想要以合理的費用得到高精度的結果，那么正確的選擇單元是非常關鍵的。對于ABAQUS經驗豐富的使用者，毫無疑問都會自己的單元選擇指南來處理各種具體的應用。但是，在剛開始使用ABAQUS時，下面的指導是非常有用的。
1、 實體單元選擇
以下單元選擇的建議適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit：
（1） 盡可能的減小網格的扭曲。使用扭曲的線性單元的粗糙網格會得到相當差的結果。
（2） 對于模擬網格扭曲過分嚴重的問題，應用網格細劃的線性、減縮積分單元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R等）。
（3） 對三維問題應盡可能地采用六面體單元。它們以最低的成本給出最好的結果。當幾何形狀復雜時，采用六面體單元劃分網格可能是非常困難的，因此，還需要楔形和四面體單元。這些單元（C3D4和C3D6）的一階模式是較差的單元（需要細劃網格以取得較好的精確度）。
（4） 某些前處理器包含了自由劃分網格算法，用四面體單元劃分任意幾何體的網格。對于小位移無接觸的問題，在ABAQUS/Standard中的二次四面體單元（C3D10）能夠給出合理的結果。這個單元的另一種模式是修正的二次四面體單元（C3D10M），它適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit，對于大變形和接觸問題，這種單元是強健的，展示了很小的剪切和體積自鎖。但是，無論采用何種四面體單元，所用的分析時間都長于采用了等效網格的六面體單元。
展開 ABAQUS中的單元選擇
ABAQUS中的單元選擇
在有限元分析中，為了能夠得到較為精確的收斂解，一方面取決于所用模型的誤差，另一方面取決于模擬計算的誤差。一個好的有限元模型，不僅需要較高的網格質量，還需要擁有合適的單元類型。ABAQUS為用戶提供了豐富的單元庫，幾乎可以模擬實際工程中任意幾何形狀的有限元模型，在對一個問題進行分析時，可以根據情況選擇使用。
如何才能選取出適合于分析的單元類型呢？我認為首先要了解ABAQUS中對于單元的分類，每種單元特定的使用范圍，各種單元類型的節點數目、單元形狀、插值函數階次以及單元構造的方式。然后再根據分析類型和具體問題合理選擇。
ABAQUS中最常用的單元包括實體(Solid)單元、殼(Shell)單元和梁(Beam)單元。下面就根據自己對于ABAQUS應用實體單元的學習，將這些單元的特點和使用簡單總結如下：
實體單元主要包括完全積分、減縮積分、非協調以及雜交這四種常見的單元模式。
（1）完全積分單元：單元具有規則形狀（邊是直線并且邊與邊相交成直角）時，
所用的Gauss積分點的數目足以對單元剛度矩陣中的多項式進行精確積分。
完全積分的線性單元在每一個方向上采用2個積分點；
完全積分的二次單元在每一個方向上采用3個積分點。如圖
不足：完全積分的線性單元存在“剪切自鎖”問題，原因是線性單元的邊不能彎曲。在復雜應力狀態下，完全積分的二次單元也有可能發生剪切自鎖。
（2）減縮積分單元：減縮積分單元比完全積分單元在每個方向上少用一個積分點。
完全積分的線性單元只在單元的中心有一個積分點
不足：線性減縮積分單元存在“沙漏模式”的數值問題，有可能過于柔軟。
ABAQUS通過繪制偽應變能(ALLAE)和內能(ALLIE)來評價沙漏模式對計算結果的影響。
展開 Abaqus仿真計算中的單元選擇
目前第一、二期直播已結束（聯系文末客服看回放），第三期直播<Abaqus仿真計算中的單元選擇>，已經開啟報名，歡迎參加~
”
對于有限元分析的網格模型，不僅需要較高的網格質量，還需要擁有合適的單元類型。ABAQUS為用戶提供了豐富的單元庫，幾乎可以模擬實際工程中任意幾何形狀的有限元模型，在對一個問題進行分析時，可以根據情況選擇使用。
如何才能選取出適合于分析的單元類型呢？
本次分享首先介紹ABAQUS中對于單元的分類，每種單元特定的使用范圍，各種單元類型的節點數目、單元形狀、插值函數階次以及單元構造的方式。
展開 
Abaqus中選擇三維實體單元類型的基本原則 附abaqus三維筒體過渡網格劃分下載
來源：力學與Abaqus仿真
對于大多數Abaqus用戶，在選擇單元類型時都會有這樣的困惑，可選的單元類型很多，還有減縮積分、完全積分、線性單元、二次單元、非協調單元、雜交單元、沙漏控制等眾多選擇（圖1），在實際有限元分析時，究竟應該如何選擇合適的單元類型。從今天開始，陸續介紹單元類型的選取原則，供大家參考。
圖1 單元類型選擇對話框
選擇三維實體單元類型時應遵循以下原則：
● 對于三維區域，盡可能采用結構化網格劃分技術或掃掠網格劃分技術，從而得到Hex單元網格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復雜時，也可以在不重要的區域使用少量楔形（Wedge）單元。
● 如果使用了自由網格劃分技術，Tet單元的類型應選擇二次單元。在Abaqus/Explicit中應選擇修正的Tet單元 C3D10M，在Abaqus/Standard中可以選擇C3D10，但如果有大的塑性變形，或模型中存在接觸，而且使用的是默認的“硬”接觸關系（“hard”contact relationship），則也應選擇修正的Tet單元 C3D10M。
● Abaqus的所有單元均可用于動態分析，選取單元的一般原則與靜力分析相同。但在使用Abaqus/Explicit模擬沖擊或爆炸載荷時，應選用線性單元，因為它們具有集中質量公式，模擬應力波的效果優于二次單元所采用的一致質量公式。
如果使用的求解器是Abaqus/Standard，在選擇單元類型時還應注意以下方面：
● 對于應力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可使用二次單元來提高精度。如果在應力集中部位進行了網格細化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應力結果相差不大，而二次減縮積分單元的計算時間相對較短。
展開 【JY】Abaqus 三維應力單元解析、選擇與應用指南
修正的二次 Tri 和 Tet 單元采用修正的二次插值函數，針對三角形和四面體單元特性進行了優化。
適用場景：
線性 Tri 和 Tet 單元：精度較差，不建議在關心部位及附近區域使用，但計算時間少，可用于模型中不重要的區域。
二次 Tri 和 Tet 單元：精度好，用于模擬任意幾何形狀，但計算時間較多，不適用于接觸分析及大變形大應變場景。
修正的二次 Tri 和 Tet 單元：適應于接觸分析和大變形大應變場景，在 Abaqus/Explicit 中應選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，在 Abaqus/Standard 中可以選擇 C3D10，但如果有大的塑性變形或模型中存在接觸，也應選擇修正的 Tet 單元 C3D10M。
優缺點分析：
優點：能夠適應任意復雜幾何形狀；網格生成相對容易；修正的二次單元能夠處理接觸和大變形問題。
缺點：線性單元精度較差；二次單元計算成本高；非修正的二次單元不適用于接觸分析和大變形場景；同等數量單元下，四面體單元的應力結果通常不如六面體單元精確。
使用注意事項：
優先選擇四邊形 (Quad) 或六面體 (Hex) 單元，盡量避免使用 Tri 或 Tet 單元，尤其是在線性形式下。
如果必須使用 Tet 單元，應選擇二次或修正的二次單元，避免使用線性 Tet 單元。
在 Abaqus/Explicit 中，應選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，以適應接觸分析和大變形場景。
當使用自由網格劃分技術時，Tet 單元的類型應選擇二次單元，在 Abaqus/Explicit 中選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，在 Abaqus/Standard 中可以選擇 C3D10，但如果有大的塑性變形或接觸，也應選擇修正的 Tet 單元 C3D10M。
展開 Abaqus單元的選擇
如果想要以合理的費用得到高精度的結果，那么正確的選擇單元是非常關鍵的。對于ABAQUS經驗豐富的使用者，毫無疑問都會自己的單元選擇指南來處理各種具體的應用。但是，在剛開始使用ABAQUS時，下面的指導是非常有用的。
1、 實體單元選擇
以下單元選擇的建議適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit：
（1） 盡可能的減小網格的扭曲。使用扭曲的線性單元的粗糙網格會得到相當差的結果。
（2） 對于模擬網格扭曲過分嚴重的問題，應用網格細劃的線性、減縮積分單元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R等）。
（3） 對三維問題應盡可能地采用六面體單元。它們以最低的成本給出最好的結果。當幾何形狀復雜時，采用六面體單元劃分網格可能是非常困難的，因此，還需要楔形和四面體單元。這些單元（C3D4和C3D6）的一階模式是較差的單元（需要細劃網格以取得較好的精確度）。
（4） 某些前處理器包含了自由劃分網格算法，用四面體單元劃分任意幾何體的網格。對于小位移無接觸的問題，在ABAQUS/Standard中的二次四面體單元（C3D10）能夠給出合理的結果。這個單元的另一種模式是修正的二次四面體單元（C3D10M），它適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit，對于大變形和接觸問題，這種單元是強健的，展示了很小的剪切和體積自鎖。但是，無論采用何種四面體單元，所用的分析時間都長于采用了等效網格的六面體單元。
（5） 對于ABAQUS/Standard求解器，除非需要模擬非常大的應變或者模擬一個復雜的、接觸條件不斷變化的問題，對于一般的分析工作，應采用二次、減縮積分單元（CAX8R，CPE8R，CPS8R, C3D20R等）。
展開 ABAQUS熱-應力分析的單元選擇
在做熱-應力分析時，由于單元的選擇不合適，或網格布置不合適，常會產生不真實的結果。因此，需要結合實際謹慎選擇。同時，對熱-應力分析的模型網格劃分，還有如下建議：
（1）溫度梯度很大的區域應適當加密網格，以精確捕捉產生的熱應變梯度。
（2）為了避免結構的過約束,在單元選擇和邊界條件施加時應特別小心。
上述內容不僅適合于順序熱-應力分析以及絕熱分析，也適合于完全耦合分析中的溫度-位移耦合分析。
文章轉自有限元在線博客，分享給大家學習交流
Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構成從面的模型部分使用一階單元，使用二階單元可能會出現問題，這是由接觸算法決定的。
2.單元選擇
較簡單接觸問題：線性減縮積分單元（C3D8R）和非協調單元（C3D8I）。
較復雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應用于復雜的接觸模擬問題而設計的，在模型復雜的接觸分析中推薦使用，但是計算時間也大大增加。
備注：具體內容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應用》，第12章--接觸
展開 【abaqus】個人筆記—單元類型選擇&mesh注意事項
【abaqus】個人筆記—單元類型選擇&mesh注意事項
abaqus顯示分析中怎么選擇橡膠單元類型
橡膠單元類型只能用雜交嗎，那顯示分析中沒有雜交單元的話用C3D8r可以嘛
ABAQUS中的單元選擇-理解剪切自鎖和沙漏
圖3
三、縮減積分方案中的沙漏現象Hourglass
如果采用縮減積分方案，平面4節點單元只在單元中心點設置一個積分點，該點變形后的剪切應變為0，不會出現剪切自鎖現象。未能對剛度矩陣進行精確積分的誤差可以通過加密網格來彌補，也即加密縮減積分網格的數量可以有效改善計算結果。
但是同時注意到，單元中心點（積分點）x和y方向上的長度也沒有變化（圖4），基于該點所計算的整個單元的應變能將等于0，單元表現為零剛度，單元過軟，稱為沙漏hourglass現象。在網格較粗時，零剛度現象將通過網格進一步擴散，從而產生無意義的結果。為了限制沙漏現象的擴展，ABAQUS引進了“防沙漏剛度”Hourglass stiffness，一般情況下采用默認值即可，如果確有需要可在圖1中的Hourglass control選項中設置。
圖4
四、小結
如果模型中有比較明顯的彎曲現象，為避免出現剪切自鎖現象，優先選擇二階單元，或者采用縮減積分方案（網格需要更細，通常厚度方向4層以上）。
來源： ABAQUS在巖土工程中的應用
展開 技術鄰周報Q11：單元選擇/LS-DYNA模態分析/iSolver/流固耦合/ABAQUS/跌落分析/CFD/散熱/DEFORM
11、有限單元分析的常見問題及單元選擇
作者：
陳睦鋒
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1814875
我們常用的有限元方法有以下非常需要注意的要點（特別是實體單元的應用）：剪切鎖死、體積鎖死、沙漏模式、零能模式，對于單元選擇又需要注意：完全積分、減縮積分、強化應變、雜交分析的概念。
技術鄰鼓勵創作者發布優質的文章/視頻/問答/文檔，快來發布內容上周報吧~
【JY】有限單元分析的常見問題及單元選擇
材料表現為不可壓縮，在超彈性材料、塑性流動時出現這種不可壓縮性的時候，會導致計算困難，產生單元偽應力。（注意：特別橡膠材料）
選擇二階單元對于彈塑性材料（塑性部分幾乎屬于不可壓縮），二階全積分四邊形和六面體單元在塑性應變和彈性應變在一個數量級時會發生體積鎖死，二次減縮積分單元發生大應變時體積鎖死也伴隨出現。但值得注意的是，一階全積分單元當采用選擇性減縮積分時在變形較小時可以避免出現體積鎖死。
疊層橡膠支座模擬詳見：
【JY】橡膠支座精細化模擬與有限元分析注意要點
總結發生的條件：1、全積分單元；2、材性幾乎不可壓縮（泊松比約等于0.5）；
產生的結果：使得體積不變，即體積模量太大，剛度 太大。
體積鎖死解決方法：
1、將大應變區域網格細化；
2、采用雜交單元；
檢查方法：輸出積分點的圍壓應力，分析圍壓應力是否在相鄰積分點存在突變，是否顯棋格式分布，是的話就說明出現體積鎖死。
注意：在Abaqus中建議采用Standard(隱式求解器)并使用雜交單元進行精細化分析橡膠支座，若采用Explicit(顯式求解器)，由于Explicit中，未提供雜交單元，對于精細化橡膠支座或者其他大泊松比的材料的大變形模擬，
可以細化網格進行分析，或者利用隱式-顯式聯合求解。
展開 不同單元之間的連接問題和單元的選擇
一、不同單元連接
一般來說，按“桿梁殼體”單元順序，只要后一種單元的自由度完全包含前一種單元的自由度，則只要有公共節點即可，不需要約束方程，否則需要耦合自由度與約事方程。例如：
（1）桿與梁、殼、體單元有公共節點即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節點怒可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是
虛的自由度，也不妨礙二者之間的關系，這有點類同于梁與桿的關系。
（3）梁與體則要在相同位置建立不同的節點
，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
（4）殼與體則也要相同位置建立不同的節點
，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
例如：
桿與梁、殼、體單元有公共節點即可，不需要約束方程。
梁與殼有公共節點即可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是虛的自由度，也不妨礙二者之間的關系，這有點類同于梁與桿的關系。
梁與體則要在相同位置建立不同的節點，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
殼與體則也要相同位置建立不同的節點
，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
二、單元的選擇
初學ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學習時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認識，然后，對于每一種單元類型，每個節點有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細的描述，要結合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當的單元類型。
1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點。
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