abaqus單元選擇
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus單元選擇的視頻教程
Abaqus仿真計算中的單元選擇
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(jié)點數目、單元形狀、插值函數階次以及單元構造的方式。然后再根據幾何類型、分析類型和具體問題進行講解。
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abaqus單元選擇的實例教程
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 目前第一、二期直播已結束（聯(lián)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~
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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(jié)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(guī)(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(jié)點來定義殼的厚度。
2) 連續(xù)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(guī)殼單元的性能優(yōu)于連續(xù)體殼單元；而對于接觸問題，連續(xù)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(jié)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(jié)點四邊形有限薄膜應變線性減縮積分殼單元)性能穩(wěn)定，適用范圍很廣。
展開 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(jié)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(xié)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(guī)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(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)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 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(yōu)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(qū)域使用，但計算時間少，可用于模型中不重要的區(qū)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(yōu)缺點分析：
優(yōu)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(yōu)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。
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1、板殼力學及殼單元通常應用于一個方向尺寸遠小于另外兩個方向
利用關鍵詞*Concrete failure來實現，UHPC混凝土單元失效刪除的仿真模擬
目前只能通過動態(tài)顯式求解來定義關鍵詞
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把上面兩行編輯好的關鍵詞，放到CDP本構模型后面，如果在GUI界面定義編輯關鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置
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