abaqus單元選擇的案例
ABAQUS單元的選擇
如果想要以合理的費用得到高精度的結(jié)果，那么正確的選擇單元是非常關(guān)鍵的。對于ABAQUS經(jīng)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(yīng)用。但是，在剛開始使用ABAQUS時，下面的指導(dǎo)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(wǎng)格的扭曲。使用扭曲的線性單元的粗糙網(wǎng)格會得到相當(dāng)差的結(jié)果。
（2） 對于模擬網(wǎng)格扭曲過分嚴(yán)重的問題，應(yīng)用網(wǎng)格細(xì)劃的線性、減縮積分單元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R等）。
（3） 對三維問題應(yīng)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(jié)果。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時，采用六面體單元劃分網(wǎng)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(xì)劃網(wǎng)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(wǎng)格算法，用四面體單元劃分任意幾何體的網(wǎng)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(jié)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(wǎng)格的六面體單元。
展開 Abaqus仿真計算中的單元選擇
目前第一、二期直播已結(jié)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(jīng)開啟報名，歡迎參加~
”
對于有限元分析的網(wǎng)格模型，不僅需要較高的網(wǎng)格質(zhì)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(jìn)行分析時，可以根據(jù)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(shù)目、單元形狀、插值函數(shù)階次以及單元構(gòu)造的方式。
展開 Abaqus中殼單元的選擇
Abaqus中殼單元的選擇
如果一個薄壁構(gòu)件的厚度遠(yuǎn)小于其典型整體結(jié)構(gòu)尺寸（一般為小于1/ 10 ），并且可以忽略厚度方向的應(yīng)力，就可以用殼單元來模擬此結(jié)構(gòu)。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(rèn)為是薄殼；大于1/ 15 時，則可以認(rèn)為是厚殼。對于復(fù)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(jù)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(jìn)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)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(nèi)彎曲，在 ABAQUS/Standard 中使用s4單元 (4 節(jié)點四邊形有限薄膜應(yīng)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(yīng)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
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(wǎng)格質(zhì)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(jìn)行分析時，可以根據(jù)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(rèn)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(shù)目、單元形狀、插值函數(shù)階次以及單元構(gòu)造的方式。然后再根據(jù)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(jù)自己對于ABAQUS應(yīng)用實體單元的學(xué)習(xí)，將這些單元的特點和使用簡單總結(jié)如下：
實體單元主要包括完全積分、減縮積分、非協(xié)調(diào)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(shù)目足以對單元剛度矩陣中的多項式進(jìn)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(fù)雜應(yīng)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(shù)值問題，有可能過于柔軟。
ABAQUS通過繪制偽應(yīng)變能(ALLAE)和內(nèi)能(ALLIE)來評價沙漏模式對計算結(jié)果的影響。
展開 
【JY】Abaqus 三維應(yīng)力單元解析、選擇與應(yīng)用指南
修正的二次 Tri 和 Tet 單元采用修正的二次插值函數(shù)，針對三角形和四面體單元特性進(jìn)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(guān)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(yīng)變場景。
修正的二次 Tri 和 Tet 單元：適應(yīng)于接觸分析和大變形大應(yīng)變場景，在 Abaqus/Explicit 中應(yīng)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(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M。
優(yōu)缺點分析：
優(yōu)點：能夠適應(yīng)任意復(fù)雜幾何形狀；網(wǎng)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(shù)量單元下，四面體單元的應(yīng)力結(jié)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(yīng)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(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，以適應(yīng)接觸分析和大變形場景。
當(dāng)使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)時，Tet 單元的類型應(yīng)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(yīng)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(jié)果，那么正確的選擇單元是非常關(guān)鍵的。對于ABAQUS經(jīng)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(yīng)用。但是，在剛開始使用ABAQUS時，下面的指導(dǎo)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(wǎng)格的扭曲。使用扭曲的線性單元的粗糙網(wǎng)格會得到相當(dāng)差的結(jié)果。
（2） 對于模擬網(wǎng)格扭曲過分嚴(yán)重的問題，應(yīng)用網(wǎng)格細(xì)劃的線性、減縮積分單元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R等）。
（3） 對三維問題應(yīng)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(jié)果。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時，采用六面體單元劃分網(wǎng)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(xì)劃網(wǎng)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(wǎng)格算法，用四面體單元劃分任意幾何體的網(wǎng)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(jié)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(wǎng)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(yīng)變或者模擬一個復(fù)雜的、接觸條件不斷變化的問題，對于一般的分析工作，應(yīng)采用二次、減縮積分單元（CAX8R，CPE8R，CPS8R, C3D20R等）。
展開 ABAQUS熱-應(yīng)力分析的單元選擇
在做熱-應(yīng)力分析時，由于單元的選擇不合適，或網(wǎng)格布置不合適，常會產(chǎn)生不真實的結(jié)果。因此，需要結(jié)合實際謹(jǐn)慎選擇。同時，對熱-應(yīng)力分析的模型網(wǎng)格劃分，還有如下建議：
（1）溫度梯度很大的區(qū)域應(yīng)適當(dāng)加密網(wǎng)格，以精確捕捉產(chǎn)生的熱應(yīng)變梯度。
（2）為了避免結(jié)構(gòu)的過約束,在單元選擇和邊界條件施加時應(yīng)特別小心。
上述內(nèi)容不僅適合于順序熱-應(yīng)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(zhuǎn)自有限元在線博客，分享給大家學(xué)習(xí)交流
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(wǎng)格劃分下載
來源：力學(xué)與Abaqus仿真
對于大多數(shù)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(xié)調(diào)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(yīng)該如何選擇合適的單元類型。從今天開始，陸續(xù)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(yīng)遵循以下原則：
● 對于三維區(qū)域，盡可能采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)或掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)，從而得到Hex單元網(wǎng)格，減小計算代價，提高計算精度。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時，也可以在不重要的區(qū)域使用少量楔形（Wedge）單元。
● 如果使用了自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，Tet單元的類型應(yīng)選擇二次單元。在Abaqus/Explicit中應(yīng)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(rèn)的“硬”接觸關(guān)系（“hard”contact relationship），則也應(yīng)選擇修正的Tet單元 C3D10M。
● Abaqus的所有單元均可用于動態(tài)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(yīng)選用線性單元，因為它們具有集中質(zhì)量公式，模擬應(yīng)力波的效果優(yōu)于二次單元所采用的一致質(zhì)量公式。
如果使用的求解器是Abaqus/Standard，在選擇單元類型時還應(yīng)注意以下方面：
● 對于應(yīng)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(yīng)力集中部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應(yīng)力結(jié)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 Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關(guān)于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構(gòu)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(xiàn)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(xié)調(diào)單元（C3D8I）。
較復(fù)雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應(yīng)用于復(fù)雜的接觸模擬問題而設(shè)計的，在模型復(fù)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(nèi)容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用》，第12章--接觸
展開 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(xiàn)象Hourglass
如果采用縮減積分方案，平面4節(jié)點單元只在單元中心點設(shè)置一個積分點，該點變形后的剪切應(yīng)變?yōu)?，不會出現(xiàn)剪切自鎖現(xiàn)象。未能對剛度矩陣進(jìn)行精確積分的誤差可以通過加密網(wǎng)格來彌補，也即加密縮減積分網(wǎng)格的數(shù)量可以有效改善計算結(jié)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(yīng)變能將等于0，單元表現(xiàn)為零剛度，單元過軟，稱為沙漏hourglass現(xiàn)象。在網(wǎng)格較粗時，零剛度現(xiàn)象將通過網(wǎng)格進(jìn)一步擴(kuò)散，從而產(chǎn)生無意義的結(jié)果。為了限制沙漏現(xiàn)象的擴(kuò)展，ABAQUS引進(jìn)了“防沙漏剛度”Hourglass stiffness，一般情況下采用默認(rèn)值即可，如果確有需要可在圖1中的Hourglass control選項中設(shè)置。
圖4
四、小結(jié)
如果模型中有比較明顯的彎曲現(xiàn)象，為避免出現(xiàn)剪切自鎖現(xiàn)象，優(yōu)先選擇二階單元，或者采用縮減積分方案（網(wǎng)格需要更細(xì)，通常厚度方向4層以上）。
來源： ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用
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【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
技術(shù)鄰周報Q11：單元選擇/LS-DYNA模態(tài)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(yīng)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(yīng)變、雜交分析的概念。
技術(shù)鄰鼓勵創(chuàng)作者發(fā)布優(yōu)質(zhì)的文章/視頻/問答/文檔，快來發(fā)布內(nèi)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(xiàn)為不可壓縮，在超彈性材料、塑性流動時出現(xiàn)這種不可壓縮性的時候，會導(dǎo)致計算困難，產(chǎn)生單元偽應(yīng)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(yīng)變和彈性應(yīng)變在一個數(shù)量級時會發(fā)生體積鎖死，二次減縮積分單元發(fā)生大應(yīng)變時體積鎖死也伴隨出現(xiàn)。但值得注意的是，一階全積分單元當(dāng)采用選擇性減縮積分時在變形較小時可以避免出現(xiàn)體積鎖死。
疊層橡膠支座模擬詳見：
【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點
總結(jié)發(fā)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(chǎn)生的結(jié)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(yīng)變區(qū)域網(wǎng)格細(xì)化；
2、采用雜交單元；
檢查方法：輸出積分點的圍壓應(yīng)力，分析圍壓應(yīng)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(xiàn)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(jìn)行精細(xì)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(xì)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(xì)化網(wǎng)格進(jìn)行分析，或者利用隱式-顯式聯(lián)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(jié)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(jié)點即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節(jié)點怒可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數(shù)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(guān)系，這有點類同于梁與桿的關(guān)系。
（3）梁與體則要在相同位置建立不同的節(jié)點
，然后在節(jié)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(jié)點
，然后在節(jié)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(jié)點即可，不需要約束方程。
梁與殼有公共節(jié)點即可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數(shù)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(guān)系，這有點類同于梁與桿的關(guān)系。
梁與體則要在相同位置建立不同的節(jié)點，然后在節(jié)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(jié)點
，然后在節(jié)點處耦合自由度與施加約束方程。
二、單元的選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)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(xué)習(xí)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(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識，然后，對于每一種單元類型，每個節(jié)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(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>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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