abaqus不同單元的案例
淺談abaqus針對(duì)不同單元類型定義初始溫度場(chǎng)
針對(duì)不同的單元類型（Solid單元、Shell單元、Beam單元），Abaqus提供了多種不同的定義初始溫度場(chǎng)的方法，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活的選擇不同的定義方式，從而更加精確的實(shí)現(xiàn)仿真分析。下面簡(jiǎn)單的介紹一下在Abaqus中以上三種單元定義初始溫度場(chǎng)的方法。
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Solid單元初始溫度場(chǎng)定義
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Shell單元初始溫度場(chǎng)定義
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Beam單元的初始溫度場(chǎng)定義
這三部分單元的初始溫度場(chǎng)定義詳見附件：
淺談abaqus針對(duì)不同單元類型的初始溫度場(chǎng)定義.pdf
展開 ABAQUS喵星人教你看懂不同類型單元的應(yīng)力方向
<p><span style="color: rgba(0, 0, 0, 0.9);">應(yīng)力為典型的張量，具有明顯的坐標(biāo)相關(guān)性，大家常用查看單元應(yīng)力方向的方法為直接通過(guò)整體坐標(biāo)系判斷XYZ方向，但這種方法僅適用于實(shí)體單元，對(duì)于其他類型單元（例如殼單元、Beam單元、Truss單元、Cohesive單元等）或特殊坐標(biāo)系下的實(shí)體單元則不再適用，若仍然采用整體坐標(biāo)系判定方向則會(huì)限制對(duì)后處理結(jié)果的解讀。今天喵星人就通過(guò)一個(gè)教程帶大家學(xué)習(xí)不同類型單元的應(yīng)力方向應(yīng)該如何看。</span></p><p class="ql-align-center"><strong>1.實(shí)體單元</strong></p><p><br></p><p>默認(rèn)的實(shí)體單元應(yīng)力方向服從整體坐標(biāo)系，若想查看其他坐標(biāo)系下的應(yīng)力情況則需定義其他坐標(biāo)系，建立的方式既可在前處理內(nèi)定義，也可在后處理內(nèi)完成，前后處理中坐標(biāo)系的定義位置如下圖所示。
展開 ABAQUS 2Dhashin漸進(jìn)損傷失效準(zhǔn)則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
下圖是損傷后云圖（左邊為兩個(gè)子程序云圖，損傷判斷略有不同）與ABAQUS的Hashin接近：
在ABAQUS的Hashin失效準(zhǔn)則中有一個(gè)系數(shù)，默認(rèn)該系數(shù)為0，此時(shí)纖維方向是最大應(yīng)力準(zhǔn)則，該系數(shù)為1是才是Hashin失效，這個(gè)需要十分小心（都是淚得出的結(jié)論）。
上圖是系數(shù)為1（hashin）和0（最大應(yīng)力）時(shí)的系統(tǒng)/子程序纖維損傷云圖。
Abaqus有限元解與理論解對(duì)比_[5個(gè)材力題目，不同網(wǎng)格尺寸與單元類型]
今天整理資料發(fā)現(xiàn)17年在老東家上班時(shí)做的一個(gè)文檔，通過(guò)一系列計(jì)算對(duì)比了不同網(wǎng)格尺寸和單元類型下材料力學(xué)5個(gè)試題的有限元解和理論解，貼出來(lái)跟大家分享一下，雖然都是非常簡(jiǎn)單的題目，但這些表格對(duì)理解有限元解的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性有一定的幫助。
第1題、懸臂梁撓度
懸臂梁A-B的截面形狀為正方形，寬、高h(yuǎn)=b=100mm，長(zhǎng)度l=1000mm，末端作用豎直向下集中力F=1000N，求B點(diǎn)（懸臂梁末端）向下的撓度。
不同單元之間的連接問(wèn)題和單元的選擇
一、不同單元連接
一般來(lái)說(shuō)，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(diǎn)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(diǎn)即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)
，然后在節(jié)點(diǎn)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(diǎn)
，然后在節(jié)點(diǎn)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(diǎn)即可，不需要約束方程。
梁與殼有公共節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，然后在節(jié)點(diǎn)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(diǎn)
，然后在節(jié)點(diǎn)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(huì)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(shí)很頭疼的問(wèn)題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問(wèn)題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對(duì)問(wèn)題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)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(wèn)題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來(lái)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(gè)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(diǎn)。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)一直是個(gè)困擾，筆者在學(xué)習(xí)ANSYS的時(shí)候，也遇到了這個(gè)問(wèn)題。今天開始，筆者將對(duì)ANSYS不同單元類型連接開設(shè)一個(gè)專題，仔細(xì)和大家說(shuō)說(shuō)不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進(jìn)行連接時(shí)，可以直接使用共節(jié)點(diǎn)連接；而不同自由度的單元連接時(shí)，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個(gè)含義，即單元的自由度個(gè)數(shù)和自由度的物理意義。
為了給大家進(jìn)行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個(gè)結(jié)構(gòu)：橫截面為10mm×10mm，長(zhǎng)度為200mm的方形梁，底端開了一個(gè)直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，我們可以使用Beam單元進(jìn)行分析，可偏偏有好事者在一個(gè)完美的梁結(jié)構(gòu)上開了個(gè)孔，這樣直接導(dǎo)致我們無(wú)法對(duì)其整體使用Beam單元了，那這樣的結(jié)構(gòu)我們?cè)撊绾翁幚砟兀刻峁┮韵聝煞N方法：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問(wèn)題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目：一個(gè)是全部使用Solid單元進(jìn)行分析的模型
solid；另一個(gè)是使用Solid單元和Beam單元連接起來(lái)分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導(dǎo)入建立的幾何模型。
一、solid-beam計(jì)算。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
通過(guò)對(duì)比兩次計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來(lái)進(jìn)行分析，
計(jì)算結(jié)果幾乎完全一致；（整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計(jì)算存在應(yīng)力奇異，不進(jìn)行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進(jìn)行建模相比，節(jié)點(diǎn)數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計(jì)算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結(jié)。
歡迎大家點(diǎn)擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號(hào)，一起聊聊力學(xué)和有限元那點(diǎn)兒事。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題(三)—Solid-Shell連接
我們之前討論了ANSYS不同單元類型連接中的Solid-Beam單元的連接，通過(guò)研究Solid-Beam單元連接的兩種方式，梳理了一下不同單元類型連接時(shí)需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。今天我們開始討論Solid-Shell單元的連接。
我們知道，Shell單元有6個(gè)自由度，而Solid單元只有3個(gè)自由度，因此不能通過(guò)簡(jiǎn)單的共節(jié)點(diǎn)方法實(shí)現(xiàn)Solid-Shell單元的連接。下面我們通過(guò)一個(gè)實(shí)例，研究下在ANSYS中是怎么實(shí)現(xiàn)Solid-Shell單元連接的。
對(duì)簡(jiǎn)單的薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，我們通常將其簡(jiǎn)化成殼模型，可極大降低計(jì)算量，但在板上開一個(gè)階梯孔（如下圖），就沒(méi)法將其簡(jiǎn)化成殼模型了，但如果主要研究階梯孔附近的應(yīng)力情況，且不能有太大的計(jì)算量，此時(shí)我們可以采用Solid-Shell模型實(shí)現(xiàn)。
為了對(duì)比計(jì)算結(jié)果，筆者采用兩種方法對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用
Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：
階梯孔附近使用Solid單元，其余位置使用Shell單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問(wèn)題。
仿真過(guò)程
Step1
建立分析模型
在SCDM中建立如下圖所示的分析模型，其中薄板尺寸為200mm*100mm，厚度為10mm；階梯孔大孔直徑為30mm，深5mm；
階梯孔
小孔直徑為
20mm
，
深5mm。
將模型切分為兩部分，切分位置如下圖所示。切分完成后將沒(méi)帶階梯孔的部分進(jìn)行抽中面處理。
展開 自編程實(shí)現(xiàn)不同單元類型的網(wǎng)格映射（包括像素網(wǎng)格）-原創(chuàng)帖
前面帖子講解的都是基于第三方軟件進(jìn)行像素網(wǎng)格或者界面自適應(yīng)網(wǎng)格的生成方法，在本帖簡(jiǎn)單展示下通過(guò)自編程插件或程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)格映射，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：不針對(duì)某類單元、不針對(duì)幾何形狀、不針對(duì)幾何空間、整體效率高、方式多樣、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約時(shí)間，缺點(diǎn)是：不能處理真實(shí)形貌SEM圖片的網(wǎng)格映射。
具體思路在一個(gè)model中建立一個(gè)目標(biāo)part1，進(jìn)行多區(qū)域劃分，然后復(fù)制建立一個(gè)與目標(biāo)part相同尺寸的無(wú)區(qū)域切分part2（模型樹里刪除切分操作即可），然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后通過(guò)自編程插件或程序?qū)崿F(xiàn)無(wú)區(qū)域切分part2網(wǎng)格到目標(biāo)part1的映射。
下面給出幾個(gè)不同的例子;
1 規(guī)則形狀純四面體網(wǎng)格
2 規(guī)則模型純?nèi)切尉W(wǎng)格
3 規(guī)則模型四邊形和三角形混合網(wǎng)格
4 規(guī)則模型純六面體網(wǎng)格
5 規(guī)則模型純四面體網(wǎng)格
6 規(guī)則模型純鍥形體網(wǎng)格
7 規(guī)則模型六面體和鍥形體混合網(wǎng)格
8 非規(guī)則形狀二維模型網(wǎng)格映射
純四邊形
純?nèi)切?四邊形和三角形混合
9 非規(guī)則形狀三維模型網(wǎng)格映射
純六面體
純四面體
純鍥形體
六面體和鍥形體混合
最后給出總結(jié)如下圖所示;
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<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析</p><p>預(yù)應(yīng)力分析</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/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="" width="622" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?
展開 隨機(jī)有限元模型（賦予不同單元隨機(jī)材料屬性腳本） ￥20
基于概率理論和有限元數(shù)值模擬技術(shù)，在ABAQUS平臺(tái)上編制PYTHON材料隨機(jī)模擬程序，建立了考慮鑄鋼材料不均勻性的隨機(jī)有限元模型，分析了鑄鋼材料不均勻性對(duì)索鞍極限承載力的影響規(guī)律。
材料屬性采用PYTHON的NUMPY數(shù)據(jù)庫(kù)隨機(jī)產(chǎn)生，各單元的彈性模量E和屈服強(qiáng)度f(wàn)y的參數(shù)服從正態(tài)分布。
單元所采用的彈性模量的概率分布圖和屈服強(qiáng)度的概率分布圖如下圖所示：
生成的隨機(jī)模型如下圖所示：
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（三）：不同建模單元對(duì)比（BEAM188與SOLID186） ￥29
算例源文件見付費(fèi)內(nèi)容
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（十）：不平衡激勵(lì)下的啟動(dòng)過(guò)程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（八）：軸對(duì)稱實(shí)體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對(duì)比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（三）：不同建模單元對(duì)比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
展開 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對(duì)比（COMBIN14和COMBI214） ￥39
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展開 基于oof2實(shí)現(xiàn)不同單元類型的網(wǎng)格映射（包括像素網(wǎng)格）-原創(chuàng)帖
上一個(gè)帖子講了通過(guò)二次開發(fā)編程實(shí)現(xiàn)不同單元類型的網(wǎng)格映射，本帖再介紹下oof2實(shí)現(xiàn)不同單元類型的網(wǎng)格映射，這種方法有個(gè)限制條件：暫時(shí)不能用于三維模型（初步功能開啟），但是它也有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于真實(shí)形貌的SEM圖像也是可以處理的。
主要思路：在導(dǎo)入oof2前對(duì)圖片中不同區(qū)域賦予不同顏色，然后在oof2中進(jìn)行圖像處理，然后建立不同顏色像素集合，再進(jìn)行骨架劃分，同一個(gè)圖片可以進(jìn)行不同的種類的骨架劃分，然后對(duì)骨架進(jìn)行細(xì)化、界面捕捉、分割、光滑等處理，最后生成有限元網(wǎng)格，導(dǎo)出ABAQUS格式。
下面給出在oof2中處理的不同形狀、不同單元類型的二維模型示例圖（這只是一個(gè)例子展示，大家不用較真，圖片在ps中進(jìn)行了輕微處理，獲得的網(wǎng)格界面處理的非常好）：
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展開 Abaqus仿真計(jì)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(jì)算中的單元選擇>，已經(jīng)開啟報(bào)名，歡迎參加~
”
對(duì)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(kù)，幾乎可以模擬實(shí)際工程中任意幾何形狀的有限元模型，在對(duì)一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，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(duì)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(diǎn)數(shù)目、單元形狀、插值函數(shù)階次以及單元構(gòu)造的方式。
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