abaqus 殼單元厚度的案例
LS-PrePost中顯示殼單元厚度
對于ShellThickness
如果勾選了ShellThickness，會覆蓋原壁厚。
ansys workbench中設置變厚度殼單元
對于厚度尺寸相對于其他幾何尺寸較小的結構，我們常常采用殼單元來代替三維實體單元進行分析。殼單元模型雖然不像三維實體模型那樣更接近真實模型，但其單元及節點數量少，計算量小，在工程中對復雜模型進行簡化時，采用殼單元能大大降低工作量和計算難度。
在建立殼單元模型時，我們需要輸入殼的厚度值，該厚度值可以在DM中設置，也可以在Mechanical中設置。DM中僅允許輸入常量厚度值（即等厚度），在Mechanical中可以設置隨某一坐標變量變化的厚度值。
等厚度模型
厚度隨坐標變化的模型
大多數情況下，以上厚度設置是能夠滿足工程分析需要的。但是，有一天突發奇想，我想建一個厚度值隨多個坐標值變化的模型，現有的方法以函數進行輸入厚度隨坐標變化時，只允許輸入一個變量，怎么辦？
workbench提供了一個很好的工具—External Data。用它，可以將任意位置的厚度值進行任意編輯，然后導入到Mechanical中。
展開 如何在APEX中實現變厚度殼單元
利用有限元分析解決工程實際問題的過程中，經常遇到需要把變厚度薄板簡化為殼單元的問題，本文就針對這一問題，詳細闡述了如何在MSC APEX中實現變厚度殼單元。
首先我們來觀察下圖所示的模型：模型中存在變厚度的錐形薄板以及板料厚度的突變。
1、 導入幾何模型
2、 抽中面
為了獲得高質量的中面，使用APEX的中間面增量功能漸進的抽取中面，抽取中面后使用縫合面功能縫合面之間的小間隙，抽取后的中面如下圖：
3、 劃分網格
設置網格尺寸大小為0.5mm，對中面劃分網格，劃分的網格如下圖所示：
4、 賦予殼單元厚度
使用APEX中的自動厚度計算功能自動給殼單元賦予相應的厚度：
界面參數設置如下：
1、選擇自動檢測面以提取厚度
2、選擇基于分組容差自動確定等厚度或者錐形厚度
3、厚度限制：10mm
4、容差組：0.02mm
（PS:此模型厚度變化范圍為0.2mm~1.2mm，為了讓軟件能夠更精確的識別模型的厚度特征，設置一個較小的容差值0.02mm）
首先選擇抽取的中面，鼠標中鍵確定，然后選擇幾何模型，鼠標中鍵確定，賦予完厚度的殼單元如下圖所示：
賦予完厚度的殼單元與幾何模型完全匹配。如上所述，我們可以利用APEX軟件簡單輕松地實現變厚度的殼單元。
本文操作視頻鏈接：https://url.cn/5hEIPK3?sf=uri
展開 【JY】Abaqus“殼”單元概述與應用（二）——固體殼單元
寫在前文
在有限元分析中，單元類型的選擇對計算結果的精度和效率有著決定性影響，尤其對于復合材料結構和薄壁結構的分析更是如此。
Abaqus 作為主流的有限元分析軟件，提供了多種固體殼單元類型以滿足不同工程需求。連續實體殼單元 (CSS8)、非協調元 (C3D8I) 和連續殼單元 (SC8R) 是 Abaqus 中常用于復合材料和薄壁結構分析的三種單元類型，各自具有獨特的理論基礎和適用場景。
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【JY】Abaqus殼單元概述與應用（一）
除了上述采用類實體單元的“殼”單元外，還有完全的殼單元，如S4R 單元，是 Abaqus 中最常用的常規殼單元之一，為 4 節點減縮積分殼單元，基于經典殼理論，適用于各類薄壁結構的線性與非線性分析，尤其在大變形和接觸問題中表現穩定，將該單元作為對比基準，對上述實體類“殼”單元進行對比分析。
本文旨在對這三種單元類型進行深入比較研究，從理論基礎、自由度、材料本構、積分方案、閉鎖敏感性、計算成本等多個維度展開分析，為工程實踐中的單元選擇提供參考。特別是針對復合材料分析、金屬薄壁結構模擬以及混合建模等應用場景，探討這三種單元的適用性差異，并分析它們在幾何非線性情況下的計算成本和精度表現。
單元類型基本原理與特點
2.1 連續實體殼單元 (CSS8)
連續實體殼單元 (CSS8) 是一種介于 C3D8I (非協調元) 和 SC8R (連續殼單元) 之間的特殊一階單元，由 Vu-Quoc 和 Tan 于 2003 年提出，后集成于 SIMULIA 2017 及以后的版本。它是一種三維單元，具有以下基本特點：
幾何與自由度：CSS8 為 8 節點六面體單元，僅有位移自由度 (無轉動自由度，與實體單元一致)，與實體單元混合建模時易于處理連接過渡。
展開 
【JY】Abaqus“殼”單元概述與應用（三）——非線性擬協調固體連續殼單元CSS8
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【JY】Abaqus“殼”單元概述與應用（二）——固體殼單元
傳統固體殼單元在處理幾何非線性、材料非線性及復雜邊界條件時，存在諸多難以克服的缺陷，這促使研究者探索新的單元構造方法。非線性擬協調固體殼單元的提出，正是為了突破這些局限，其研究動因主要源于以下幾方面：
（一）傳統固體單元的固有缺陷
自鎖現象普遍存在
傳統固體單元（如C3D8R）在模擬薄板殼結構時，易出現剪切自鎖、薄膜自鎖、體積自鎖等問題。剪切自鎖源于單元位移插值無法準確表征純彎曲狀態下的零剪切應變，導致計算結果剛度偏高；薄膜自鎖則因低階形函數無法捕捉不可伸縮彎曲模式下的面內應變分布，使位移被低估；體積自鎖多見于近不可壓縮材料分析，由于單元無法準確描述等體積運動，導致體積變化被過度約束。這些自鎖現象嚴重影響計算精度，尤其是在粗網格或大長高比結構中表現更為突出。
計算效率與精度的矛盾
為克服自鎖問題，需要采用增強假設應變法（EAS）、假設自然應變法（ANS）或雜交應力法等，這些方法往往需要引入額外的內部參數或復雜的數值積分，使得單元列式復雜、相對殼單元計算成本增加。
幾何非線性處理的局限性
現有非線性固體殼單元多基于連續體變形梯度的極分解處理幾何非線性，該方法不僅計算量大，且在 Cartesian 坐標系下難以保證旋轉描述的準確性。在大變形、大轉動問題中，極分解可能導致切線剛度矩陣奇異，影響迭代收斂性。此外，傳統單元在處理不規則網格或畸變網格（如C3D8I）時，精度衰減明顯，難以滿足工程對復雜結構分析的需求。
展開 abaqus里的非線性薄層單元，零厚度cohesive單元，goodman接觸單元等的基本形式是什么？如何構建與應用？
在使用Abaqus，Comsol等軟件進行薄層區域的力學分析過程中，例如在研究水壓致裂、裂縫擴展，接觸粘結滑移的這類薄層力學性質時，我們經常需要采用應力-相對位移(σ-u)關系，而不是傳統本構描述的應力-應變(σ-ε)關系來描述，例如Abaqus里面的Cohesive單元，Goodman單元，以及Comsol里的彈性薄層（在后面我把這類單元統稱為增量非線性力學薄層）。這類單元厚度非常小甚至為0，薄層兩側的節點（單元）用一組力（應力）與相對位移的關系方程聯系起來，例如給出一個形式最為簡單的典型應力-位移方程
此方程描述了1,2,3方向（通常是法向和兩個切向）上相對位移與應力的關系，應力與相對位移呈線性關系，類似于“線性彈簧”。但是對于土-結構接觸、裂縫的張開閉合這類問題，線性方程已經不足以準確描述這些物理量之間的關系，這時就需要引入增量非線性方程來構建薄層單元。
引入增量非線性薄層的概念之前，首先介紹一下全量非線性薄層以理解非線性的概念，首先給出以下公式
這是一個全量非線性薄層，其非線性的表現可以用下面幾個例子體現，
對比①和②項，可以發現僅存在3方向上的位移變化的情況下，1，2方向上的力也會發生改變，體現了彈簧三個方向力學性質的非獨立性，對比①和③項，可以發現力的大小并不和位移大小成正比，也就是非線性特征。
所以對于增量非線性方程，就是把應力-位移關系方程寫成應力增量-位移增量的關系方程，例如
寫成微分形式的好處是，可以體現出應力路徑對位移結果的影響，也就是類似于“塑性”特征（所以所有的彈塑性本構也都是增量方程）。但是對于此類微分方程的求解，必須給定一個力的初始值。
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（3）提交運行，生成新的Part：Cohesive，生成后的新part和單元集合如下：
新part中的cohesive單元如下：
插件試用及購買
百度網盤下載插件，解壓后放在Abaqus插件目錄中，即可使用，具體Abaqus插件的安裝方法可以百度，非常簡單。插件未激活前，只能用于單元數量不超過2000的part， 激活后的插件，單元數量和使用時間沒有限制。如果使用過程中遇到buge，歡迎反饋問題，提交過buge的用戶購買有優惠。
適用Abaqus6.14及以上版本。
使用過程遇到問題，聯系QQ：1913905197，或本貼留言。
知乎下載鏈接
https://zhuanlan.zhihu.com/p/401803056
展開 Abaqus創建零厚度cohesive單元
建立cohesive層的方法主要有：
方法一、建立完整的結構，然后在上面切割出一個薄層來模擬cohesive單元，用這種方法建立的cohesive單元與其他單元公用節點，并以此傳遞力和位移。
方法二、分別建立cohesive層和其他結構部件的實體模型，通過“tie”綁定約束，使得cohesive單元兩側的單元位移和應力協調。
有些情況下需要建立零厚度的cohesive單元以進行裂紋擴展的計算模擬，下面以第一種方法進行零厚度的cohesive單元的建模。
新建一個二維模型，如下圖所示：
假設在模型的中間有一層零厚度的cohesive單元層，做一個切割處理，如下圖所示：
切割出一個很小的縫隙之后進行網格劃分，如下所示：
完成這一步之后需要通過菜單欄Mesh-creat mesh part將單元變成孤立網格。
在此基礎上即可創建零厚度的單元。點擊菜單欄Mesh下面的Edit，如下所示：
然后框選出中間縫隙的上面一層節點，之后再選擇下面一層的一個單元面，將縫隙的上面的所有節點投影到縫隙的下層。
投影完的效果如下，中間的縫隙不見了。
打開節點號的顯示，如下所示，可以發現在中間的一層位置處相同位置有兩個節點，也即是該層單元為零厚度單元
再之后，通過Assign Element Type可修改中間這一層重合的單元，修改為cohesive單元。
長安CAE的博客
http://blog.sina.com.cn/zuoerninan
展開 ABAQUS殼單元輪胎模型仿真案例
圖1子午線輪胎結構分布圖
目前不少工作對輪胎的建模通常采用軸對稱單元，在充氣后通過修改INP文件將輪胎置于路面上令其滾動觀察響應，三維實體單元的輪胎建模方法可見ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例_輪胎仿真 ABAQUS-技術鄰，本文介紹一種采用殼單元對輪胎進行建模的方法，相比三維實體，殼單元的計算速度更快，建模方式更簡便，但相對的殼單元的計算精度與模擬的準確性上有時會不太理想。
1 建模
輪胎模擬的一個難點是其內部加強層的模擬。通常的軸對稱單元與實體單元采用rebar layer的方式進行建模，并采用內嵌區域的方法將加強層嵌入到輪胎主體中。但殼模型無法作為主體區域，因此本研究采用復合層的截面定義方式對機輪殼模型進行截面賦予，對機輪不同區域定義不同的復合層數及相應的厚度與材料屬性。如鋼線圈區域，共指派了十一層，并按照橡膠-內面層-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-內面層-橡膠的排布方式賦予了該區域相應的截面屬性，每一層的厚度與旋轉角均與輪胎本身的定義保持一致，鋼線圈區域的復合層定義與層堆疊繪圖見表1與圖2所示。機輪其余區域的截面定義方式與鋼線圈類似。
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新功能要求Abaqus2018及以上，其他功能要求Abaqus6.14及以上。</span>
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<div data-offset-key="9a73f-0-0" class="public-DraftStyleDefault-block public-DraftStyleDefault-ltr" style="max-width: 100%;">
<span data-offset-key="9a73f-0-0">全局插入有厚度單元目前似乎無應用場景，不打算增加這個功能。新生成的有厚度單元從Matrix中劃分出來，非Matrix區域的節點和單元保持不變 (如果remesh 編號可能會發生變化）。可以選擇對分割出界面單元后的matrix區域重新劃分網格（remesh），remesh功能要求Matrix區域的網格必須全是三角形網格。
展開 Abaqus如何使用殼單元建模分析
Abaqus如何使用殼單元建模分析
前幾天突然需要用到Abaqus的殼單元，本以為會和ANSYS似的，直接修改單元類型即可，自己試了試發現完全不是這回事兒。沒辦法網上查了查，居然沒有Abaqus殼單元方面的實際操作，大多都是說殼單元的結果輸出之類的，看來筆者真是知道的太少，無奈之下還是只能自己試。
Abaqus的殼單元做分析在單元類型里面無法直接定義，而是通過材料屬性進行賦予的，但是材料屬性賦予的時候還得和模型的類型有關。下面大致說一下Abaqus用殼單元做分析的過程。
如圖1所示，建立Part時需要指定part類型，筆者想建一個平面，有厚度，用殼單元賦予厚度。那么Modeling Space必須是3D，如果選了2D那么就無法賦予殼單元屬性，雖然建模的時候確實只是建一個平面，但是還是3D，這個理解起來就只能是考慮有厚度，殼單元模型代表的還是3維實體模型。這個和ANSYS的概念還真不一樣，ANSYS沒這么繞。
圖1
之后建立了一個平面矩形，進入材料模塊。添加一個材料屬性后，需要創建一個Section，如圖2所示。
圖2
Section的Category指定為Shell，點擊Continue后，如圖3.
圖3
圖3中的Value指定殼單元的厚度，之后給模型賦予建立的Section，如圖4所示。
圖4
其中的Shell Offset下面有五個選項，這個意義很好理解，殼單元厚度的定義方式，中面底面頂面等。
再到Mesh模塊下面，即可發現有殼單元選項Shell，如圖5所示。
圖5
Abaqus的殼單元類型S4R(縮減積分單元)，還可以通過Quadratic指定為二次單元S8R。
再往后的過程就和其他一致，不作贅述。
展開 
【JY】Abaqus殼單元概述與應用（一）
對于復合材料層合殼的小變形分析，二次殼單元（如 S9R5）可提供極高的精度，但需要正確定義復合材料鋪層和材料方向。
在使用二次殼單元時，應注意單元的積分點位置，應力和其他結果通常在積分點處計算，然后外推到節點，可能會導致節點處的結果存在一定誤差。
3.3 連續殼單元（SC6R、SC8R）
理論基礎：連續殼單元是一種三維單元模型，但其幾何形狀和計算邏輯接近傳統的殼單元。它使用三維網格離散化，但通過特殊的公式將三維問題簡化為二維分析，從而在保持殼單元效率的同時，能夠更準確地描述厚度方向的剪切變形。
適用場景：連續殼單元適用于中等厚度的復合材料層合板，特別是需要考慮層間剪切變形的情況。它們能夠更準確地描述復合材料厚度方向的剪切變形，同時仍保持較高的計算效率，適用于中等厚度結構的高精度分析。
優缺點分析：
優點：能夠更準確地模擬厚度方向的剪切變形；適用于中等厚度結構；在保持殼單元效率的同時提供更高的精度；能夠處理復合材料層合板的復雜行為。
缺點：不能應用于超彈性和泡沫材料模型；對于非常薄的殼，連續殼單元收斂性可能較差；在 Abaqus/Explicit 中，連續殼單元的厚度方向尺寸（尺寸較小）將影響穩定時間增量。
使用注意事項：
連續殼單元主要用于復合材料層合板的建模，特別是需要考慮層間剪切變形的中等厚度結構。
在 Abaqus/CAE 中，連續殼單元需要通過 "Composite Layup" 工具創建，并正確定義鋪層順序和材料方向。
對于連續殼單元，應確保沿厚度方向有足夠的積分點（通常等于鋪層數），以準確捕捉各層的應力分布。
在 Abaqus/Explicit 中使用連續殼單元時，應注意單元尺寸對穩定時間增量的影響，可能需要更精細的時間步長控制。
展開 Abaqus 中創建零厚度cohesive單元的幾種方法
基于0厚度cohesive單元的冰雹隨機開裂分析
本帖主要介紹四種咋abaqus 中創建零厚度cohesive單元的方法，四種方法的詳細說明可參見技術鄰學院教學視頻，鏈接如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10020
現列舉四種方法如下：
1.網格節點偏移
先生成孤立網格，在Edit mesh工具中，選擇node →edit ，將需要偏置的節點按照偏移距離進行設置即可，如下圖所示。
2.網格節點投影
先生成孤立網格，在Edit mesh工具中，選擇node →project ，將需要投影的節點投影到指定的單元面上。如下圖所示
以上兩種方法都是基于孤立網格進行操作，適合簡單的平板結構。
3.高版本Abaqus直接生成
如果你有高版本的abaqus 比如2016版，那么很幸運，這個版本自帶了插入cohesive的工具，并且同時支持基于幾何的網格和孤立網格。該功能同樣位于Edit mesh工具欄，mesh→insert cohesive seams按鍵，如下圖所示。
該功能模塊，較為強大，能對復雜，曲面結構插入cohesive，但是不能實現任意兩個單元面之間插入cohesive。
4.自定義腳本
如果你想模擬隨你開裂，想在任意兩個單元之間插入零厚度的cohesive,只能自己編寫腳本，去修改模型CAE或者修改inp文件，現在提供一下這種方法的思路，如下：
即先將原單元離散，然后提取原相鄰單元共用面上的節點，復制該節點，進行網格重構。以一個實心圓球為例，下圖左為六面體單元組成的網格模型，右圖為插入的零厚度cohesive單元，該方法可以實現任意結構任意單元面之間插入0厚度的cohesive單元。
展開 Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型-內插0厚度cohesive單元以模擬分層 ￥89
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Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型!內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
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內附VUMAT子程序，cae，inp文件及ODB文件，操作視頻
</div><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png?
展開 [軟件使用]abaqus殼單元局部坐標系，你學會了嗎？
殼單元是一種結構單元，該結構一個方向的尺度(厚度)遠小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應力。例如,壓力容器結構的壁厚小于典型整體結構尺寸的1/10,一般就可以用殼單元進行模擬。
在使用abaqus進行有限元分析的工作中，確定殼單元局部坐標系是一項重要的工作，其原因之一在于在abaqus中，殼單元的位移輸出基于整體坐標系，應力應變輸出基于局部坐標系，因此如果不能準確地確定殼單元的局部坐標系，在后處理查看計算結果時可能會無法準確理解計算結果。
通常情況下，殼單元的局部坐標系如下圖所示，其包含平面內的1，2軸和平面法線的n軸（3軸）。顯然，n軸由殼單元所在平面確定，但是其有兩種選擇，即由“殼內指向殼外”和由“殼外指向殼內”。
那么在abaqus中，殼單元的局部坐標系依據以下規則定義：
（1）對于一個3節點/4節點殼單元，按照右手定則，拇指指向即為n軸方向。
殼單元節點順序為1-2-4-3時的n軸方向。
（2）確定好n軸之后，接下來的1軸和2軸按照以下規則確定：
將整體坐標系的X軸投影到殼單元上，投影方向即為1軸。再按照右手定則，1-2-n軸形成右手坐標系，即右手拇指指向n軸時，其余4指的旋轉方向從1軸轉向2軸，具體圖解如下：右側為整體坐標系，左手為局部坐標系。
按照上述規則必然會存在一種特殊情況，即整體1軸與殼單元垂直，則此時整體1軸投影到殼單元上會是一個點，無法確定局部1軸方向，在這種情況下，abaqus采用整體3軸投影到殼單元上作為局部1軸方向。
以上就是殼單元局部坐標系的確定過程，下面以一個例子，來表明殼單元局部坐標系確定的具體作用。
展開 