abaqus 八節(jié)點(diǎn)單元的案例
四節(jié)點(diǎn)/八節(jié)點(diǎn)四邊形單元懸臂梁的Matlab有限元編程——《Matlab有限元編程從入門(mén)到精通》系列
近日我注冊(cè)并認(rèn)證了技術(shù)鄰專(zhuān)欄，將在技術(shù)鄰官網(wǎng)和App給平臺(tái)用戶(hù)帶來(lái)Matlab有限元編程、復(fù)雜函數(shù)擬合和偏/常微分方程求解、隔震建筑Abaqus建模仿真分析等相關(guān)內(nèi)容。點(diǎn)擊試看《Matlab有限元編程從入門(mén)到精通》。
本文的案例主要以受均布荷載和集中荷載的變截面懸臂梁為研究對(duì)象，通過(guò)matlab編制四節(jié)點(diǎn)和八節(jié)點(diǎn)四邊形單元有限元程序來(lái)對(duì)懸臂梁進(jìn)行受力分析，提供對(duì)應(yīng)有限元基本理論講解的同時(shí)展示相應(yīng)代碼的實(shí)現(xiàn)技巧。
一、問(wèn)題概述
如圖1-1 所示，某變截面懸臂梁長(zhǎng)度為2m，截面面積由0.6m至0.2m線(xiàn)性變化，受作用在自由端節(jié)點(diǎn)的集中荷載2P=kN和豎直方向均布荷載q=1kN/m作用，按平面應(yīng)力問(wèn)題分析，求解自由端節(jié)點(diǎn)撓度。變截面懸臂梁采用C30混凝土，彈性模量為E= 4 3 10 MPa，泊松比為。編制四節(jié)點(diǎn)和八節(jié)點(diǎn)四邊形單元有限元程序，最終得到梁的變形。
圖1-1 變截面懸臂梁
二、求解思路
對(duì)于本問(wèn)題采用基于MATLAB 編制有限元分析程序進(jìn)行求解，其基本組成部分包括前處理模塊、分析主程序模塊和后處理模塊。在前處理模塊中，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸入、單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)、網(wǎng)絡(luò)劃分以及邊界條件輸入等工作；在分析主程序模塊中，求解整體剛度方程；在后處理模塊中，實(shí)現(xiàn)結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)輸出等工作。本文主要針對(duì)四節(jié)點(diǎn)四邊形單元與八節(jié)點(diǎn)四邊形單元理論和對(duì)應(yīng)的計(jì)算程序進(jìn)行講解。
有限元法的基本步驟：
幾何域離散，獲得標(biāo)準(zhǔn)化的單元；
通過(guò)能量原理（虛功原理或最小勢(shì)能原理，獲得單元剛度方程；
單元的集成（裝配）；
處理位移邊界條件；
計(jì)算支反力；
計(jì)算單元的其他物理量（應(yīng)力應(yīng)變）。
這幾步中，最核心的內(nèi)容是單元研究，具體包括：
節(jié)點(diǎn)描述
場(chǎng)描述
單元剛度方程。
展開(kāi) ABAQUS中巧用單元節(jié)點(diǎn)偏移
前處理過(guò)程并不是在ABAQUS中進(jìn)行，而是采用ansa或者h(yuǎn)ypermesh網(wǎng)格劃分，再導(dǎo)入ABAQUS做求解和后處理。有時(shí)候可能不小心會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，就是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的幾何模型提供給我們，它的幾何之間存在微小間隙，如圖1所示。
圖1 幾何模型示例
我們?cè)谔幚淼臅r(shí)候可能或遇到的問(wèn)題是劃分網(wǎng)格時(shí)候因?yàn)殚g隙太小沒(méi)有看到就劃分完網(wǎng)格，而我們?cè)谧鼋佑|等設(shè)置時(shí)候發(fā)現(xiàn)這個(gè)間隙其實(shí)不必要，合在一起并不影響分析結(jié)果但是能夠大大提升計(jì)算和收斂效率，如果修改幾何在返工重畫(huà)網(wǎng)格很麻煩。
或者你會(huì)說(shuō)直接在assembly中通過(guò)移動(dòng)幾何體重新裝配，但是都挺麻煩的。尤其是你導(dǎo)入的是孤立網(wǎng)格的話(huà)。
這個(gè)時(shí)候有個(gè)很好的方法就是移動(dòng)單元節(jié)點(diǎn)來(lái)填充這個(gè)空隙。
a.孤立網(wǎng)格已經(jīng)導(dǎo)入（或者在ABAQUS中已經(jīng)劃分好網(wǎng)格）如圖2，
圖2 網(wǎng)格模型
b.通過(guò)edit mesh選擇某一個(gè)面上的所有單元節(jié)點(diǎn)（by angle），如圖3所示。
圖3 節(jié)點(diǎn)選擇
c. 偏移單元節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。偏移的距離需要你事先測(cè)量出來(lái)，測(cè)量方法很多，在3D設(shè)計(jì)軟件中測(cè)量或者在ABAQUS中測(cè)量都可以。其中CSYS是你選擇的偏移參考系，默認(rèn)全局坐標(biāo)系，如果你的模型使用全局坐標(biāo)系不方便你可以自己在節(jié)點(diǎn)面上建立一個(gè)垂直的坐標(biāo)系，那樣偏移就很方便。圖中1,2,3就是對(duì)應(yīng)xyz坐標(biāo)軸方向，在對(duì)應(yīng)方向輸入對(duì)應(yīng)的距離就行。
圖4 節(jié)點(diǎn)偏移
d.完成之后如圖5所示。我這里是偏移了0.5mm。可以看到就自動(dòng)將節(jié)點(diǎn)偏移過(guò)去，免去很多返工操作，非常方便。接下來(lái)該怎么設(shè)置就怎么設(shè)置。（這個(gè)比設(shè)置接觸容差應(yīng)該好多了，不過(guò)具體對(duì)比結(jié)果我還沒(méi)有去試）
圖5 結(jié)果
總結(jié)：對(duì)于微小間隙如果需要處理，又為了避免返工提高分析效率，可以考慮直接節(jié)點(diǎn)偏移操作，可理解為將面上網(wǎng)格沿某一方向擴(kuò)大一定倍數(shù)。
展開(kāi) ABAQUS 單元-節(jié)點(diǎn)排布順序解析（重點(diǎn)講解分析方法）
在cae界面中把單元6、14和15顯示出來(lái)：
下面把三拱橋調(diào)整到頂面的視圖，即從上往下看的視圖，截取包含這三個(gè)單元的一部分圖：
可以看到單元15、14和6分別在底層單元從左往右數(shù)第1、3和倒數(shù)第一個(gè)。
其中這三個(gè)單元涉及到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)為：
15, 6, 1107, 1220, 504, 2395, 3496, 3609, 2893
14, 502, 1221, 1114, 503, 2891, 3610, 3503, 2892
6, 2, 495, 965, 498, 2391, 2884, 3354, 2887
可以發(fā)現(xiàn)，單元15采用的面標(biāo)識(shí)S6涉及到的四個(gè)節(jié)點(diǎn)為：
2395 2893 504 6
六面體一共八個(gè)節(jié)點(diǎn)，加入我們給這八個(gè)節(jié)點(diǎn)分別1~8的編號(hào)，我們發(fā)現(xiàn)這四個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的編號(hào)為：5 8 4 1，
這個(gè)規(guī)律正不正確呢，再來(lái)看單元14對(duì)應(yīng)的四個(gè)節(jié)點(diǎn)：
2891 2892 503 502
經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)面標(biāo)識(shí)S6就是對(duì)應(yīng)分別了八個(gè)節(jié)點(diǎn)中第5 8 4 1個(gè)編號(hào)。
展開(kāi) ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開(kāi)發(fā)新的單元，同時(shí)也可以定義新的材料本構(gòu)模型。本文以損傷模型簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開(kāi)發(fā)和使用。
如上圖所示，該單元包含4個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運(yùn)動(dòng)。節(jié)點(diǎn)1的兩個(gè)自由度被固定，節(jié)點(diǎn)4的水平自由度被固定，節(jié)點(diǎn)2的垂直自由度被固定。節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4在垂直方向上向上運(yùn)動(dòng)，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長(zhǎng)為100mm。在input文件里，坐標(biāo)表示為，
定義節(jié)點(diǎn)組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時(shí)間步設(shè)置為，
在文件夾中通過(guò)Powershell提交job和子程序，
單個(gè)單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對(duì)應(yīng)的力-時(shí)間關(guān)系為，
對(duì)于多個(gè)單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見(jiàn)知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對(duì)應(yīng)的UEL代碼和input文件在付費(fèi)內(nèi)容中，
展開(kāi) 
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 ￥600
傳統(tǒng)損傷模型對(duì)于單元的尺寸十分敏感，不同單元尺寸會(huì)導(dǎo)致有限元模型精度出現(xiàn)明顯偏差。針對(duì)該問(wèn)題，梯度損傷（Gradient-damage）模型的概念被提了出來(lái)。
本文詳細(xì)介紹了如何將梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元，并在有限元模型中進(jìn)行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進(jìn)行開(kāi)發(fā)。筆者利用UEL開(kāi)發(fā)4節(jié)點(diǎn)平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節(jié)點(diǎn)1的X、Y方向被限制住，節(jié)點(diǎn)2的Y方向被限制，節(jié)點(diǎn)4的X方向被限制，節(jié)點(diǎn)3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應(yīng)變（nonlocal strain）。
單個(gè)單元模型，
多個(gè)單元模型，
具體內(nèi)容可參見(jiàn)知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應(yīng)的input文件和uel代碼付費(fèi)可見(jiàn)，
展開(kāi) ABAQUS中隱式和顯式的節(jié)點(diǎn)和單元的輸出變量解析
FSLIP
Field: yes History: no .fil: no
Length of contact slip path at secondary nodes during contact (FSLIPEQ) and in some
cases (see About contact pairs in Abaqus/Explicit) components of net contact slip in local
tangent directions (FSLIP1 and FSLIP2). These variables remain constant while a
secondary node is not in contact.
FSLIPR
Field: yes History: no .fil: no
Magnitude of contact slip rate at secondary nodes during contact (FSLIPR) and in some
cases (see About contact pairs in Abaqus/Explicit) components of contact slip rate in local
tangent directions (FSLIPR1 and FSLIPR2). These variables are set to zero while a
secondary node is not in contact.
BONDSTAT
Field: no History: yes .fil: no
Spot weld bond status.
展開(kāi) 【腳本】ABAQUS中判斷某個(gè)節(jié)點(diǎn)是否在某個(gè)單元集 ￥1.99
〇、問(wèn)題來(lái)源
本題目來(lái)源于技術(shù)鄰ABAQUS主題下的問(wèn)題
Abaqus Python語(yǔ)言判斷node是否在單元里？
if node1 在集合set1中，請(qǐng)問(wèn)有這種語(yǔ)句嗎，小白請(qǐng)假不勝感激。
http://www.yqgqt.org.cn/answer/1197962
一、問(wèn)題分析
這個(gè)屬于簡(jiǎn)單的腳本判斷，該問(wèn)題也得到了技術(shù)鄰大佬“藍(lán)牙”和“君莫”的回答，但大佬的回答并不能夠直接幫助小白解決問(wèn)題，所以斗膽一試，還請(qǐng)指正。
本問(wèn)題應(yīng)該遍歷set-1中所有單元的節(jié)點(diǎn)，然后與特定節(jié)點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行對(duì)比，若等于則說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)在set-1中，否則則不在。
根據(jù)以上思路編寫(xiě)腳本。
二、腳本測(cè)試
在ABAQUS中隨便創(chuàng)建一個(gè)模型，劃分網(wǎng)格后形成裝配體，在裝配體中創(chuàng)建一個(gè)名為“Set-1”的集合，集合內(nèi)包含一部分單元，如下
運(yùn)行編寫(xiě)的腳本
會(huì)彈出如下窗口，要求輸入要查詢(xún)的節(jié)點(diǎn)ID
然后，程序開(kāi)始運(yùn)行，若該節(jié)點(diǎn)在Set-1中，則輸出如下信息
否則，輸出如下信息
以上。
最后，感謝關(guān)注與支持，如果覺(jué)得有用，不如點(diǎn)個(gè)關(guān)注和收藏？
最后，歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)：ABAQUS在線(xiàn)，讓我們一起愉快的成長(zhǎng)吧。
展開(kāi) 基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變等參單元的剛度問(wèn)題
摘要：
采用基于ABAQUS的UEL子程序開(kāi)發(fā)4節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變等參單元，采用雙線(xiàn)性形函數(shù)，4點(diǎn)高斯積分，本構(gòu)關(guān)系為線(xiàn)彈性各向同性材料，得到的單元剛度矩陣和ABABUS自帶的CPE4單元的單元剛度矩陣（剛度矩陣輸出方式為*element matrix output, elset= ALLE, stiffness=yes, OUTPUT FILE=USER DEFINED）不同；對(duì)比ANSYS的單元剛度矩陣，結(jié)果顯示兩者也不相同。問(wèn)題出在哪里呢？本文檔將對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行回答。
本文可以作為ABAQUS高級(jí)子程序UEL的入門(mén)級(jí)教程，做UEL的應(yīng)該關(guān)注下！
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變等參單元的剛度問(wèn)題（技術(shù)鄰 藍(lán)牙）.pdf
展開(kāi) ABAQUS-如何求結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移單元應(yīng)力分量和支反力
一.問(wèn)題
如圖1所示，顯示了四根桁架結(jié)構(gòu)的尺寸與約束情況，材料為鋼，彈性模量設(shè)置為2.96Gpa，橫截面積為100，求該模型的
節(jié)點(diǎn)位移、單元應(yīng)力分量、支反力。
圖1
二.部件與材料
首先按照?qǐng)D1創(chuàng)建部件，選擇二維平面，特征為
線(xiàn)，繪制相應(yīng)的草圖，并生成實(shí)體，命名為link。
圖2
如圖3所示，在屬性模塊創(chuàng)建材料屬性，選擇力學(xué)-彈性，在彈框中填寫(xiě)楊氏模量2960，泊松比0。
圖3
如圖4、5、6所示，創(chuàng)建截面，選擇類(lèi)型梁-桁架，并賦予材料屬性，填寫(xiě)截面面積為100。
圖4
圖5
圖6
三.裝配與分析步
如圖7、8所示，將部件進(jìn)行裝配，創(chuàng)建靜力通用分析步。
圖7
圖8
四.邊界條件與載荷
如圖9所示，創(chuàng)建邊界條件，選擇轉(zhuǎn)角/位移，約束點(diǎn)1與點(diǎn)2U1和U2的位移；約束點(diǎn)3U2的位移。
圖9
如圖10 所示，創(chuàng)建載荷，選擇點(diǎn)4，給定集中力CF2=-150N。
圖10
五.網(wǎng)格與作業(yè)提交
選擇單元族為桁架，單元類(lèi)型為T(mén)2D2，提交作業(yè)。
圖11
圖12
六.結(jié)果展示與后處理
圖13是放大之后的變形圖，可以看到點(diǎn)4向右下方位移。
圖13
對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，提取模型節(jié)點(diǎn)位移，單元應(yīng)力分量和支反力。首先點(diǎn)擊進(jìn)入可視化模塊，依次點(diǎn)擊選項(xiàng)-通用，在彈框中選擇標(biāo)簽，勾選顯示單元編號(hào)和顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)，在右側(cè)可以自行選擇顏色。
圖14
依次點(diǎn)擊報(bào)告-場(chǎng)輸出，在彈框中位置下拉框中選擇唯一節(jié)點(diǎn)的，在新窗口選擇RF下拉菜單中的RF1與RF2；選擇U下拉菜單中的U1與U2。
展開(kāi) ABAQUS Fortran基于提供的代碼 P53，完善 8 節(jié)點(diǎn)單元程序，并增加對(duì)應(yīng)力結(jié)果的處理。
1.改寫(xiě)輸入數(shù)據(jù)格式，使之能適應(yīng)任意幾何（可利用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸 入節(jié)點(diǎn)，利用單元-節(jié)點(diǎn)關(guān)系輸入單元）； 2. 計(jì)算節(jié)點(diǎn)應(yīng)力，給出并實(shí)現(xiàn)至少一種應(yīng)力處理方案，提供處理 前后的應(yīng)力結(jié)果（可用表格和云圖表示），可與其它軟件對(duì)比； 3.提交總結(jié)報(bào)告（包括方法/方案描述、帶詳細(xì)注釋的代碼、程序框圖、算例描述、結(jié)果比較分析等）、可編譯源代碼、可執(zhí)行文件、 數(shù)據(jù)文件、結(jié)果文件
program p53
!-----------------------------------------------------------------------------
! program 5.3 plane strain of an elastic solid using uniform
! 8-node quadrilateral elements numbered in the x direction
!-----------------------------------------------------------------------------
use new_library ; use geometry_lib ; implicit none
integer::nels,nxe,neq,nband,nn,nr,nip,nodof=2,nod=8,nst=3,ndof,loaded_nodes,&
i,k,iel,ndim=2
real::aa,bb,e,v,det ; character(len=15) :: element = 'quadrilateral'
!
展開(kāi) 輸出abaqus inp如何去除instance信息，而且單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)也不會(huì)有重復(fù)
解決的方法：在command line輸入 mdb.models['modelName'].setValues(noPartsInputFile=ON) 重新生成inp文件，這樣在寫(xiě)出的inp文件里面就沒(méi)有instance信息，而且單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)也不會(huì)有重復(fù)了。
有限元中單元積分點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)應(yīng)力相互轉(zhuǎn)換(CPE4為例)（ABAQUS）
在ABAQUS中,當(dāng)需要獲取節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力時(shí),可以在后處理中建立路徑或者用查詢(xún)功能等獲取.
但是當(dāng)需要大量的節(jié)點(diǎn)上應(yīng)力數(shù)據(jù)時(shí),很多人會(huì)用Python編程進(jìn)行大批量的提取應(yīng)力.但是提取出來(lái)的應(yīng)力為單元積分點(diǎn)上的應(yīng)力.無(wú)法獲取節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力.同時(shí)在ABAQUS中的子程序中,也是對(duì)積分點(diǎn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作.
本文基于個(gè)人興趣同時(shí)想要更加了解有限元背后原理和公式的想法.近日進(jìn)行了一些初步的探索.希望大家批評(píng)指正. 本文基本不涉及原理公式，只在轉(zhuǎn)換積分點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)列出公式。盡可能簡(jiǎn)介易懂。
一: 單元類(lèi)型及節(jié)點(diǎn)數(shù)目與位移,應(yīng)變,應(yīng)力階次的關(guān)系
本節(jié)內(nèi)容基于有限元教材及一些網(wǎng)上資料.
(1)有限元求解的思路是:
一: 建立單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移關(guān)系式.
二: 將彈性體上的外載荷等效移置到節(jié)點(diǎn)上.
三: 在節(jié)點(diǎn)上建立力的平衡方程,求得節(jié)點(diǎn)位移.
四: 通過(guò)彈性力學(xué)基本方程,可求得單元的應(yīng)力和應(yīng)變.
(2) 四節(jié)點(diǎn)矩形單元
以四節(jié)點(diǎn)矩形單元為例，在此只表達(dá)有限元教材中的結(jié)論，具體公式可參考有限元教材。
（3）ABAQUS中的CPE4單元
CPE4: A 4-node bilinear plane strain quadrilateral.
該單元有四個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)有四個(gè)積分點(diǎn)。
對(duì)于每個(gè)應(yīng)力分量（注意：在此只看一個(gè)應(yīng)力分量），單元內(nèi)任一點(diǎn)（x,y）的應(yīng)力表達(dá)式為：
stress=a*x*y+b*x+c*y+d （1）
該表達(dá)式有四個(gè)未知量：a,b,c,d。
若知道四個(gè)積分點(diǎn)的應(yīng)力分量。將每個(gè)積分點(diǎn)帶入上式，則會(huì)形成包含四個(gè)方程的線(xiàn)性方程組。
展開(kāi) abaqus 八節(jié)點(diǎn)單元的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
abaqus 八節(jié)點(diǎn)單元ansys15節(jié)點(diǎn)單元四節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變單元四節(jié)點(diǎn)四邊形單元ansys15節(jié)點(diǎn)設(shè)置ansys水壩分析三節(jié)點(diǎn) Abaqus abaqus 八節(jié)點(diǎn)四面體等參單元lsdyna十節(jié)點(diǎn)單元轉(zhuǎn)八節(jié)點(diǎn)單元八節(jié)點(diǎn)單元10節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元如何變成八節(jié)點(diǎn)單元hypermesh八節(jié)點(diǎn)單元八節(jié)點(diǎn)等參單元
