abaqus 聲學單元的案例
【iSolver案例分享59】 水下爆炸實驗常用結構-簡化船體梁的模態計算與對比（Abaqus、文獻）
本文參考了Zhou等人發表的論文[1]，利用Abaqus、iSolver軟件對其中的簡化船體梁結構進行了模態計算，主要對水下爆炸中備受關注的一階垂向模態結果（干、濕）進行了對比，以評估自主有限元軟件iSolver在計算精度、可靠性和便利性等方面的表現。
1 模型介紹
根據論文提供的信息，建立如下所示的簡化船體梁結構模型：長2.8米，寬0.3米，高0.08米，板厚0.003米。結構材料采用Q235。
2 干模態的計算與對比
干模態的計算中，在Abaqus和iSolver使用相同的設置。Q235的密度取7850 kg/m^3,楊氏模量取2.1e11 Pa，泊松比取0.3。結構有3700個S4R單元。具體如下圖所示。
結果對比如下所示：
3 濕模態的計算與對比
濕模態的計算中，在Abaqus使用聲學單元建立水域，在iSolver直接使用軟件內置的施加虛擬流體質量設置（用戶手冊第4.14節）。結果對比如下所示：
4 結論
綜合上述對比，iSolver軟件計算結果分別在干、濕模態方面均與文獻結果、Abaqus計算結果展現出高度的吻合性，具有精度高、可靠性好的優點。且內置了施加虛擬流體質量的功能，對于船舶濕模態的計算更具有便利性，在不需要對水域進行建模的情況下，取得了比Abaqus更貼近實驗的結果，十分適合用于船舶行業的模態分析。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列44：聲學分析（3）-濕模態
2.4.2 iSolver虛擬質量結果
iSolver中將矩形板劃分為0.5大小網格，單面加無限深水時，iSolver基頻結果：
? *網格大小影響不是很大，如果劃分成0.25，頻率基本不變
前10階如下
2.4.3 Nastran虛擬質量結果
在iSolver中將模型一鍵輸出bdf到Nastran，由于Nastran的MFluid關鍵詞中沒找到不設置自由面的方法，所以直接設了一個108的深度，對10X5米的板來說自由面影響基本可忽略，得到基頻6.57Hz：
2.4.4 Abaqus結構+聲學有限元濕模態結果
Abaqus用聲學有限單元模擬流體結果，水密度設置為1025，用Tie將板結構和聲學單元綁定，為排除水域尺寸的影響，參考相關文件，取12倍結構尺寸的水域，Abaqus中分析后三階頻率分別為5.9085，11.605，21.349
2.4.5 SAM、Nastran和Abaqus單側加水濕模態比較
將上述三個軟件得到的濕模態的結果匯總到一個表中，可發現iSolver和Nastran的MFluid相比基頻較小，但和Abaqus基于結構和聲學有限元的基頻更接近。2、3階頻率基本一致。我們一直沒找到單面加水的矩形板的模態理論值或者試驗值，雖然我們的基頻結果更接近Abaqus，但實際使用模態分析的時候，用戶更關心的是和Nastran的對標，只可惜一致沒找到Nastran的MFluid的后臺真實的理論修正方法，如果你恰好也做過基于虛擬質量的濕模態，可以嘗試一下這個算例結果，或者下載我們的軟件對比一下，看看是不是也是這種情況，有問題我們可以一起校核。
展開 Abaqus聲學分析
網格劃分
首先要確保把單元種類選為聲學單元如AC3D20，這里選用二次單元是經過一番比較的。使用不同單元類型與網格密度的結果（聲壓POR最大幅值）比較如下表：
從表中可以看出，二次單元的結果比較穩定，而一次單元的結果受網格密度的影響非常大，網格越密越接近二次單元的結果，但即使用50px的網格，仍有較大誤差，因此實際工程計算中最好采用二次單元。本問題求解頻率300Hz，也就是波長約1m，這樣當單元尺寸為125px即波長的1/20時，計算結果的精度就比較理想了。
9. 結果后處理
首先必須注意某些結果量只有幅值才有意義，比如聲壓POR，計算結果是一個復數值，缺省的輸出是它的實部，沒多大意義，應改成幅值輸出。
主要的輸出量如下：
POR，聲壓
GRADP，聲壓梯度
SPL，聲壓級
文中例子的計算結果如下
10. 討論
Abaqus具備了基本的聲學有限元分析能力，可以求解如下問題：
--求解固體流體區域的聲傳播問題，考慮聲吸收和聲耗散。
--可以求解聲固耦合問題，聲固界面容易創建，固體計算較為專業。
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文章來源：CAE之家
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ABAQUS聲學問題.pdf
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剛找到的兩個文檔，還不錯，分享給大家~
Abaqus聲學分析實例分享
網格劃分
首先要確保把單元種類選為聲學單元如AC3D20，這里選用二次單元是經過一番比較的。使用不同單元類型與網格密度的結果（聲壓POR最大幅值）比較如下表：
從表中可以看出，二次單元的結果比較穩定，而一次單元的結果受網格密度的影響非常大，網格越密越接近二次單元的結果，但即使用50px的網格，仍有較大誤差，因此實際工程計算中最好采用二次單元。本問題求解頻率300Hz，也就是波長約1m，這樣當單元尺寸為125px即波長的1/20時，計算結果的精度就比較理想了。
8. 結果后處理
首先必須注意某些結果量只有幅值才有意義，比如聲壓POR，計算結果是一個復數值，缺省的輸出是它的實部，沒多大意義，應改成幅值輸出。
主要的輸出量如下：
POR，聲壓；
GRADP，聲壓梯度；
SPL，聲壓級。
上文中例子的計算結果如下：
9. 應用
Abaqus具備了基本的聲學有限元分析能力，可以求解如下問題：
固體流體區域的聲傳播問題，考慮聲吸收和聲耗散。
聲固耦合問題，聲固界面容易創建，固體計算較為專業。
來源：CAE技術資訊
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列42： 聲學分析(1)-有限元
按照有限元的近似，可以將系統域劃分為有限的單元，可以認為原有系統域就和有限的單元的體積累加起來近似。
同時，也認為嚴格的弱方程對原有系統域的積分函數近似為有限的單元的體積域積分函數累加：
（1）對結構得到
其中，上面的邊界不是每個單元都有值，只有邊界在系統域邊界S上的才有值。
權重函數w在有限元理論中可由為節點插值得到，且插值函數和u相同
可得：
代入上式變為：
其中
只是簡化形式，實際應該是上面應變和位移的關系矩陣[B]。
因為為任意函數，所以必須滿足：
此時中的t、和f僅包括未知量ui，即上式為一個只包括ui的代數方程組，利用線性或者非線性方程組的一般求法即可求出。
（2）對聲學，將聲學弱方程近似為有限元方程后得到
令權重函數采用同樣的形函數插值
代入上式得到
由于是任意的，所以得到
其中
和P僅包括未知量節點聲壓Pi，上式即是一個只包括Pi的代數方程組。
最后再聊一下聲學邊界情況，由聲學邊界條件：
同時，Abaqus和iSolver的聲學原始方程整體都除了一個，這樣邊界就只有加速度了。即聲學邊界上的載荷可以由從邊界指向聲場內部的法向加速度（inward volume acceleration）確定，所以在Abaqus或者iSolver中，都采用了該法向加速度作為聲學分析的邊界載荷。
2.4 基于iSolver結構流程的聲學有限元分析實現
一般情況聲學方程都是線性代數方程組，不需要迭代就可以求出，但因為iSolver求解器已有增量迭代法的結構求解流程，我們程序實現中還是按迭代來求解，這樣我們只要加入了聲學單元，同時求解聲學單元的剛度陣、質量陣及非平衡力，只不過一次迭代就收斂結束了。
展開 利用Sim 3D 2206版本對赫姆霍茲諧振器進行聲學仿真求解時，出現“流體邊界條件 Visco-Thermal Treatment(1)部分或完全分布于非流體和非多孔彈性單元”的錯誤提示。麻煩問一下
[圖片]
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列43：聲學分析(2)-邊界元
上一章講過聲學有限元只要加入聲學單元，求出類似的剛度陣和非平衡力，就很容易嵌入到基于增量迭代法的有限元結構流程中，但邊界元實際上融入這個流程還有相當的困難，按照最終的方程來說，我們可以把P(r)前的系數陣當成剛度陣，然后也可以采用迭代法來求非平衡力，正常來說也是一次平衡，但邊界元基本不這么做，我們理解困難點在于全局剛度陣的組裝，有限元中由于節點只與跟它相連的單元節點影響，可以先求出單元剛度陣得到該單元內節點之間關系，然后只需要對結構單元一次遍歷就能把所有單元間節點關系累加得到全局剛度陣，也就是節點和所有其它節點之間的關系，但對邊界元來說，因為每個單元節點未知量都和其它所有單元相關，所以事實上沒有單元剛度陣一說，需要對單元兩次遍歷才能累加所有的節點間關系，也就無法用有限元稀疏陣的組裝方式。這看起來是個很小的改動，但當一個大型程序的流程固定后，看似一點小改動在代碼上也很難共存，當然，相信Nastran和Abaqus等商軟絕對有能力來改造，只是最終沒實現而已，不清楚具體原因，也許是應用領域比較狹窄和編程成本的平衡考慮吧，一種簡單方式是類似Nastran的Glue或者Abaqus的Tie一樣單獨開辟一個節點間關系的流程。邊界元合作團隊在實現邊界元過程中采用的是另一個單獨的exe來完成邊界元求解，求解輸入輸出數據文件按iSolver的以往的規范，這樣可以同步采用iSolver的前后處理，當然，就算融入到以結構為主的前后處理軟件中，邊界元單元、屬性、材料等的設置能否和結構一體化也是大家需要考慮的問題。不管如何，讓用戶感覺一體化是最重要的，類似Abaqus的standard和explicit求解器融入到Abaqus/CAE的前后處理一樣。
1.3 直接邊界元脈動球外場輻射模型校核
無論什么計算模塊集成到iSolver中，我們要求和自己的求解器iSolver一樣，都首先必須保證精度。
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 abaqus實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接設置
使用多點約束MPC，實現實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接如何設置，實體單元梁彎矩曲線怎么提取？可下載附件，也可觀看視頻。
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15810?nagivator=course
abaqus實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接設置.rar
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。
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。
相關閱讀：
【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 abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，解決單元穿透！！
前面說到abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋出現明顯穿透，結果不合理，那么有什么辦法解決嗎？有，對于這樣的模型采用接觸對接觸+通用接觸可以很好的解決問題。注意，如果模型中只采用接觸對接觸，可以解決沖頭與基體之間的接觸建立問題，但是對于基體自身破壞后單元之間的穿透并不能解決，因此，還要建立基體自接觸，所以在接觸對接觸的基礎上再加上一個通用接觸就可以很好的解決這個問題，這里不使用軟件自帶的自接觸，因為自接觸在這樣的模型中很難建立起來（如果模型只涉及外表面的自接觸，那么可以使用），特別是這樣的模型都涉及內部單元之間的接觸，下面給出一個例子和結果文件。
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-僅接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-接觸對接觸+通用接觸-單元刪除法模擬裂紋
可以發現：接觸對接觸+通用接觸很好地解決了沖擊開裂下沖頭與基體、基體自身之間的穿透問題。
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸+接觸對-brittle cracking-無穿透.rar
ABAQUS斷裂模擬收徒 ，快速學會各種ABAQUS斷裂模擬方法 **/人（將有機會享有各種插件以及程序，價值**、專門定制視頻、全程親自教學、各種模型調試及解答問題等等，傾囊相教）
展開 hypermesh_abaqus中fastener焊點單元和襯套BUSH單元創建流程 ￥1
hypermesh_abaqus中fastener焊點單元和襯套BUSH單元創建流程
ABAQUS任意單元表面加入膜單元或加入復合材料纖維層
以上內容來自360百科
本期是教大家如何在ABAQUS有限元模型中在任意實體單元表面加入殼單元作為纖維增強材料來模擬復合材料：
孔眼壁上的膜單元來模擬壁面加固材料
內加入纖維增強材料
轉自公眾號——ABAQUS大世界
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