平面單元 abaqus的案例
ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發(fā)新的單元，同時也可以定義新的材料本構(gòu)模型。本文以損傷模型簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發(fā)和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節(jié)點，每個節(jié)點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節(jié)點1的兩個自由度被固定，節(jié)點4的水平自由度被固定，節(jié)點2的垂直自由度被固定。節(jié)點3和節(jié)點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。在input文件里，坐標表示為，
定義節(jié)點組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時間步設(shè)置為，
在文件夾中通過Powershell提交job和子程序，
單個單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對應(yīng)的力-時間關(guān)系為，
對于多個單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡單應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應(yīng)的UEL代碼和input文件在付費內(nèi)容中，
展開 ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 ￥600
傳統(tǒng)損傷模型對于單元的尺寸十分敏感，不同單元尺寸會導(dǎo)致有限元模型精度出現(xiàn)明顯偏差。針對該問題，梯度損傷（Gradient-damage）模型的概念被提了出來。
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點平面單元，并在有限元模型中進行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發(fā)。筆者利用UEL開發(fā)4節(jié)點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節(jié)點1的X、Y方向被限制住，節(jié)點2的Y方向被限制，節(jié)點4的X方向被限制，節(jié)點3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個節(jié)點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應(yīng)變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內(nèi)容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應(yīng)的input文件和uel代碼付費可見，
展開 Abaqus中平面應(yīng)力單元高斯積分點的順序
可以輸出umat接口中的變量coords進行查看
write(*,"(A,I4)") "npt = ", npt
write(*,"(A,3ES16.8)") "coords = ", coords
結(jié)果為：
npt = 1
coords = -5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 2
coords = 5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 3
coords = -5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 4
coords = 5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
因此Abaqus中平面應(yīng)力單元高斯積分點的順序為：
展開 有限元2D單元妙用 平面應(yīng)力與平面應(yīng)變 廣義平面應(yīng)變 硬干涉 ￥10
平面應(yīng)力單元還可以跟軸對稱單元結(jié)合，模擬出變厚度模型。比如對葉盤的分析。需要注意的是，在ANSYS里面，當(dāng)我們將平面應(yīng)力和軸對稱單元結(jié)合的時候，平面應(yīng)力單元的厚度應(yīng)該設(shè)置為所有圓周分布葉片厚度的總和。如下圖。
平面應(yīng)變單元：
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元的剛度問題
摘要：
采用基于ABAQUS的UEL子程序開發(fā)4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元，采用雙線性形函數(shù)，4點高斯積分，本構(gòu)關(guān)系為線彈性各向同性材料，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；對比ANSYS的單元剛度矩陣，結(jié)果顯示兩者也不相同。問題出在哪里呢？本文檔將對此問題進行回答。
本文可以作為ABAQUS高級子程序UEL的入門級教程，做UEL的應(yīng)該關(guān)注下！
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應(yīng)變等參單元的剛度問題（技術(shù)鄰 藍牙）.pdf
展開 平面單元和3D單元在處理幾何非線性有何區(qū)別？
我用abaqus分析了一個彈性薄板在平面內(nèi)應(yīng)力作用下（軸向受拉）的約束反力和位移的曲線（荷載位移曲線），用的是位移加載的方式。分別用C3D8R單元和CPS4R單元進行模擬，當(dāng)關(guān)閉大變形時，得出的兩條曲線完全重合；打開大變形后，兩條曲線差別很明顯，應(yīng)變越大，差距越大。請問版主，這是什么原因呀？
abaqus在處理幾何非線性的時候，兩種單元的處理方式有什么區(qū)別呢？
請版主幫我想想辦法，謝謝。
在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應(yīng)該使用哪個單元型號的單元
在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內(nèi)的位移）劃分，應(yīng)該使用哪個單元型號的單元？
平面四邊形單元的剛度矩陣的推導(dǎo) ￥2
本圖片是取自《有限元方法基礎(chǔ)教程》（國際單位制）（第五版）， 第六章 建立平面應(yīng)力和平面應(yīng)變剛度方程。
==》本博客是對于四節(jié)點四邊形單元的剛度矩陣的推導(dǎo)，沒有編程的實現(xiàn)。
平面四節(jié)點等參單元程序
用C語言編寫的程序，計算結(jié)果寫成兩個文件，一個輸出節(jié)點位移和單元應(yīng)力，另一個可以用tecplot打開，看位移云圖和應(yīng)力云圖
平面四節(jié)點等參單元.part3.rar
平面四節(jié)點等參單元.part1.rar
平面四節(jié)點等參單元.part2.rar
平面四邊形四節(jié)點單元計算程序與ANSYS結(jié)果對比
為什么要導(dǎo)出單元剛度矩陣
在學(xué)習(xí)有限元方法時，我們會需要編寫程序計算結(jié)構(gòu)的單元剛度矩陣。此外，當(dāng)我們需要做有限元軟件二次開發(fā)時，我們也需要驗證所做的開發(fā)是否正確。為了驗證程序正確性，我們可以從商業(yè)有限元軟件中導(dǎo)出單元剛度矩陣來驗證程序的計算結(jié)果。下面簡單介紹從ansys軟件中導(dǎo)出平面四邊形四節(jié)點單元的單元剛度矩陣。
平面四邊形四節(jié)點單元示例
如圖所示，計算這兩個單元組成單元剛度矩陣，并組裝成整體剛度矩陣，求解各個節(jié)點的位移。
展開 平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
在ANSYS中，桁架結(jié)構(gòu)（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結(jié)構(gòu)的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質(zhì)還是轉(zhuǎn)化為實常數(shù)。
4 對于桿結(jié)構(gòu)，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結(jié)構(gòu)，梁結(jié)構(gòu)，管結(jié)構(gòu)），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當(dāng)命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 
2階8節(jié)點減縮積分平面應(yīng)變單元子程序UELMAT ￥1
2階8節(jié)點減縮積分平面應(yīng)變單元子程序UELMAT源代碼及計算算例
平面應(yīng)變單元CPE4R齒輪傳動接觸應(yīng)力計算 ￥49.9
厚齒輪的應(yīng)力符合平面應(yīng)變狀態(tài)，可以采用平面應(yīng)變單元CPE4R來進行快速接觸應(yīng)力計算。
在sketch模塊建立非對稱結(jié)構(gòu)齒輪的草圖，然后建立part，并在assembly模塊進行裝配。
非對稱齒輪草圖
齒輪裝配體
通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計，非對稱齒輪可以在定速轉(zhuǎn)動的情況下獲得按某規(guī)律的變化轉(zhuǎn)速，在工程上經(jīng)常會用到。
非對稱齒輪傳動分析結(jié)果
非對稱齒輪應(yīng)力云圖
非對稱齒輪齒合區(qū)域局部應(yīng)力云圖
三角形常應(yīng)變單元解平面問題實施步驟與注意事項
利用上面討論的三角形常應(yīng)變單元解平面問題，其具體步驟可歸納如下:
1)將要計算的彈性體劃分成三角形單元。對結(jié)點進行編號，列出結(jié)點坐標作為輸入信息。
(2)對單元進行編號，列出單元三個結(jié)點的號碼作為輸入信息。
(3)計算載荷的等效結(jié)點力，把等效結(jié)點力作為輸入信息。
(4)按照(6)式計算各單元的常數(shù)bi、ci、bj、cj、bm、cm，再按照(4)計算2A。
(5)按照(35)式計算各單元的剛度矩陣。
(6)形成整體剛度矩陣。
(7)處理約束及消除剛體位移。
(8)解線性方程組(32)式，求結(jié)點位移。
(9)按照(20)式計算應(yīng)力矩陣，再按(18)式計算單元應(yīng)力。根據(jù)需要計算主應(yīng)力和主方向。
通常步驟(4)至(9)均由計算機來完成，而步驟(1)至(3)可以用手工完成，也可由計算機來完成。在實現(xiàn)以上各步驟時，為了達到一定的計算精度，節(jié)約計算機存儲量，縮短計算機運行時間等目的，還需要注意下列事項。
1、利用對稱性
在劃分單元前要研究一下，計算對象是否有對稱變形或反對稱變形存在，從而確定是否需要取整個物體，還是取部分物體作為計算模型。例如圖8a所示受純彎曲的梁，它對于x,y軸都對稱，而載荷對于y軸對稱，對于x軸反對稱?？梢?，應(yīng)力和應(yīng)變亦將具有同樣的對稱和反對稱特性，所以我們只需計算1/4梁就行了。分離體如圖8b所示。對于刪去部分結(jié)構(gòu)的影響可以這樣考慮：對于處于y軸對稱面內(nèi)各結(jié)點的x方向位移和y方向分布力都應(yīng)等于零，而對于處在x軸反對稱面上的各結(jié)點的x方向位移和y方向分布力亦都應(yīng)等于零。這些條件相當(dāng)于安置如圖8b中的約束。圖中o點上安置y方向的約束是為了消除剛體位移而設(shè)置的。又例如在分析圖9中所承受均勻壓力的厚壁圓筒時，根據(jù)結(jié)構(gòu)和載荷軸對稱的性質(zhì)，我們可以取出一個小扇形(圖中陰影部分)進行計算。
展開 【NX Nastran單元庫】3.1 1D單元介紹（補充梁的平面彎曲理論）
線單元，也稱作1D單元，用于表示桿和梁的特性。1D單元用于描述兩個節(jié)點之間直線或曲線結(jié)構(gòu)的剛度。典型的應(yīng)用
包括梁結(jié)構(gòu)、加強筋、拉索、支撐裝置、網(wǎng)格連接等等。
NX
Nastran 中的1D
單元包括： CBAR、CBEAM、CBEND、CONROD、CROD、CTUBE、CVISC。
桿單元支持拉伸、壓縮和繞軸線的扭轉(zhuǎn)，但不支持彎曲。梁單元包括彎曲，NX
Nastran 還區(qū)分了“簡單”梁和“復(fù)雜”梁。
?
簡單梁使用CBAR單元建模，要求梁的橫截面屬性一致。CBAR單元還要求剪切中心與中性軸重合。因此，可能發(fā)生扭曲（warp）的梁不能用CBAR單元建模，如開口槽形截面梁。
?
復(fù)雜梁使用CBEAM單元建模，CBEAM單元包含CBAR的所有特征及一些其他的特征。CBEAM單元允許橫截面沿軸線漸變（楔形），中性軸和剪切中心可以不重合，橫截面可以發(fā)生扭曲。
補充：
1、兩個節(jié)點之間直線或曲線結(jié)構(gòu)的剛度（stiffness
along a line or curve between two grid
points）。為什么要說“直線或曲線”，
而不是只講直線？對于曲線，把網(wǎng)格畫的足夠細，不就可以用直線代替了嗎？這里是為了體現(xiàn)CBEAM和CBEND這兩種單元的區(qū)別。對于曲桿、彎梁或彎管等
中心線彎曲的結(jié)構(gòu)，如果用CBEAM單元模擬，結(jié)果會剛度偏大，用CBEND單元更合適。當(dāng)然，如果模型不是太大的話，也可以用2D或3D單元。
2、中性軸。根據(jù)平面假設(shè)，梁彎曲時，頂部“纖維”縮短，底部“纖維”伸長，由縮短區(qū)到伸長區(qū)，其間必存在一長度不變的過渡層，稱為中性層。中性層與橫截面的交線稱為中性軸。
3、平面彎曲。
變形后，梁的軸線成為一條平面曲線。
展開 