abaqus無限單元的案例
ABAQUS中無限單元的使用（一）——2D操作案例
ABAQUS中無限單元的使用（一）
——2D操作案例
作者：Nick_Liu
使用無限單元可以用消除應力波的反射，從而以較小的模型得到和整體模型一致的計算結果，在節省計算資源和提高計算精度方面具有很大優勢。一般局部加載對整體影響不大或者問題為無邊界時可以使用無限單元模型。
ABAQUS 6.14提供了17種無限單元。非聲學問題中常用的無限單元有：CINAX4、CIN3D8、CINPE4和CINPS4。使用時只需在input文件中修改單元類型的關鍵字即可。
使用無限單元的關鍵在于模型區域的劃分。本文通過隨時空變化壓力載荷作用于圓柱體的案例，演示二維無限單元模型的建立過程。
1）建模過程
Step-1：建立軸對稱模型，并將模型分成3個區域，如圖1所示：
圖1 建模和分塊
Step-2：設置邊界區域厚度方向的種子密度為1，寬度方向種子數量相同；內部區域單元類型為CAX4R，邊界區域單元類型為CAX4；劃分網格如圖2所示：
圖2 模型網格
Step-3：孤立網格，調整堆疊方向，如圖3所示：
圖3 調整堆疊方向
Step-4：賦予材料屬性，建立裝配體和動態分析步（Dynamic, Explicit）。
Step-5：在模型頂部通過VDLoad子程序施加大小隨時間和空間變化的壓力；同時對模型施加對稱和固定約束，如圖4所示：
圖4 載荷和約束
Step-5：新建Job，輸出Input文件，將Input文件中的單元類型CAX4改為CINAX4。
Step-6：通過修改后的Input文件新建Job并提交計算。
2）計算結果
計算結果如圖5所示：
圖5 計算結果
可以看到，應力傳遞至白色的無限單元邊界時沒有進行反射，其結果與實際情況是一致的。
3）注意事項
a. 厚度方向只能有一個單元；
b.
展開 Abaqus無限單元的建立方法
什么是無限單元
無限單元是有限元的一種單元，它的單元形式如下圖所示。
2. 無限單元的作用
使用無限單元作為反射邊界，應力波將無反射，防止在邊界上產生的應力波反射重新進入模型，從而確保結果的正確性。
3. 怎么建立無限單元
（1）先建立有限元模型，然后將需要設置為無限單元的部分分割，在mesh模塊中設置該部分單元類型，這樣在inp文件中需要設置為無限單元的部分就會集中在一起，方便修改其節點的編號。
（2）在inp文件里對無限單元進行單元屬性及編號的改變，需要注意無限單元的方向，在二維無限單元中，前兩個節點所組成直線中點A與后兩個節點所組成直線中點B，無限單元的方向就是A指向B的方向，如圖1，二維無限元的方向是朝下；在三維無限單元中，前四個節點所組成平面的中心點C與后四個節點所組成平面的中心點D，無限單元的方向就是C指向D的方向，如圖1，三維無限單元的方向朝右。
（3）將修改后的inp導入，建立job提交就可以了。
實例講解-鋼丸撞擊金屬板
機械噴丸的模擬，其中設置金屬板邊界部分為無限單元。
（1）建立有限元模型，將金屬板的邊界partition切割，全部設置為C3D8R單元類型，修改邊界部分為C3D8I（邊界部分的單元類型和其他部分不一樣，方便下步統一更改為無限單元），如圖，建立job-write input 生成inp文件。
（2）修改inp文件的單元屬性及編號
inp文件以記事本的方式打開，將Element, type（單元類型）C3D8I修改為CIN3D8（無限單元），
下一步修改無限單元節點編號的排列順序，在inp的data lines中第一列是單元編號，后面的是節點編號，如圖7。在本文中，無限單元的方向是從金屬板的中心向外。
展開 無限元在Abaqus靜力分析中的應用
為了便于數值積分，將物理坐標系(x, y)中的剛度矩陣變換到自然坐標系(ξ, η)中進行計算，即有：
式中：|J2|為2階Jacobian行列式，這里用到了物理坐標與自然坐標之間的變換關系：
這里，與普通等參元不同的地方只是Jacobian矩陣的求解：
同樣基于MATLAB的符號變量求偏導功能，可以得到各個節點的映射函數Mi對自然坐標ξ和η的偏導分別為：
因此，基于Gauss-Legendre積分公式，可以將單元剛度矩陣表示為：
因此單元的剛度方程為：
式中：Pe為等效節點載荷矩陣，可表示為：
式中：Pxi和Pyi分別代表作用在節點i上沿x方向和y方向的節點力。
-02-
Abaqus中的無限元
2.1
單元分類
Abaqus針對平面應力/應變、三維應力以及軸對稱問題均提供了相應的無限元，對于Abaqus/Standard還可以使用帶有減縮積分的無限元。此外Abaqus還提供有聲學無限元。無限元在Abaqus單元庫中遵循如圖4所示的命名慣例。
圖4 Abaqus無限元命名慣例
例如，CIN3D8代表一個8節點線性實體無限元。
2.2
用于靜力分析的無限元的節點定義
由于無限元具有方向性，因此無限元的節點定義方式相比于常規單元有一些特殊的要求。在Abaqus中，無限元的節點編號順序必須使得無限元的第一個單元面（對于平面單元為第一個單元邊）能夠與常規單元的單元面（或單元邊）連接。例如，圖5給出了Abaqus提供的無限元及其節點定義。
展開 關于ABAQUS無限元邊界
大家修改完文件里面的單元類型后，容易出現單元節點順序不對的情況，這里只需要大家在劃分網格的時候，使用掃掠，并且需要定義掃掠的路徑！！！！！路徑非常重要，路徑的方向為朝外，這樣就不會出現單元節點順序錯誤的情況，也不用很麻煩的一個個的節點修改。
我還會做一些盾構開挖，抗震，基坑模擬等等，需要的給我留言。
【Abaqus無限射流沖擊】SPH和CEL方法
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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 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
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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
旨在分享，若侵即刪.
【JY】Abaqus“殼”單元概述與應用（三）——非線性擬協調固體連續殼單元CSS8
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傳統固體殼單元在處理幾何非線性、材料非線性及復雜邊界條件時，存在諸多難以克服的缺陷，這促使研究者探索新的單元構造方法。非線性擬協調固體殼單元的提出，正是為了突破這些局限，其研究動因主要源于以下幾方面：
（一）傳統固體單元的固有缺陷
自鎖現象普遍存在
傳統固體單元（如C3D8R）在模擬薄板殼結構時，易出現剪切自鎖、薄膜自鎖、體積自鎖等問題。剪切自鎖源于單元位移插值無法準確表征純彎曲狀態下的零剪切應變，導致計算結果剛度偏高；薄膜自鎖則因低階形函數無法捕捉不可伸縮彎曲模式下的面內應變分布，使位移被低估；體積自鎖多見于近不可壓縮材料分析，由于單元無法準確描述等體積運動，導致體積變化被過度約束。這些自鎖現象嚴重影響計算精度，尤其是在粗網格或大長高比結構中表現更為突出。
計算效率與精度的矛盾
為克服自鎖問題，需要采用增強假設應變法（EAS）、假設自然應變法（ANS）或雜交應力法等，這些方法往往需要引入額外的內部參數或復雜的數值積分，使得單元列式復雜、相對殼單元計算成本增加。
幾何非線性處理的局限性
現有非線性固體殼單元多基于連續體變形梯度的極分解處理幾何非線性，該方法不僅計算量大，且在 Cartesian 坐標系下難以保證旋轉描述的準確性。在大變形、大轉動問題中，極分解可能導致切線剛度矩陣奇異，影響迭代收斂性。此外，傳統單元在處理不規則網格或畸變網格（如C3D8I）時，精度衰減明顯，難以滿足工程對復雜結構分析的需求。
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abaqus2020-三維-顯示分析-通用接觸或接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋，單元穿透問題！！
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時，模型中出現明顯穿透，結果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，模型中出現少許穿透，結果相對合理，但不是最理想狀態！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，同時采用通用接觸+接觸對接觸時，模型中無明顯穿透，結果合理！
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中求解某部分單元的平均應力或平均應變 ￥10
1、參考模型：單向纖維的RVE模型；
2、腳本功能：針對指定的單元集合，在后處理中求解平均應力和平均應變。
3、應用的公式：一階均勻化計算方法。對于 RVE 模型的平均真應力和平均真應變，可通過對 RVE 內每一個單元的真應力 （真應變）取均值獲得。使用一階均勻化計算方法輸出的應力和應變適用于各種邊界條件，但需要對每個單元進行應力（應變）的輸出和計算。
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）
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