abaqus網格類型的案例
Abaqus中選擇三維實體單元類型的基本原則 附abaqus三維筒體過渡網格劃分下載
來源：力學與Abaqus仿真
對于大多數Abaqus用戶，在選擇單元類型時都會有這樣的困惑，可選的單元類型很多，還有減縮積分、完全積分、線性單元、二次單元、非協調單元、雜交單元、沙漏控制等眾多選擇（圖1），在實際有限元分析時，究竟應該如何選擇合適的單元類型。從今天開始，陸續介紹單元類型的選取原則，供大家參考。
圖1 單元類型選擇對話框
選擇三維實體單元類型時應遵循以下原則：
● 對于三維區域，盡可能采用結構化網格劃分技術或掃掠網格劃分技術，從而得到Hex單元網格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復雜時，也可以在不重要的區域使用少量楔形（Wedge）單元。
● 如果使用了自由網格劃分技術，Tet單元的類型應選擇二次單元。在Abaqus/Explicit中應選擇修正的Tet單元 C3D10M，在Abaqus/Standard中可以選擇C3D10，但如果有大的塑性變形，或模型中存在接觸，而且使用的是默認的“硬”接觸關系（“hard”contact relationship），則也應選擇修正的Tet單元 C3D10M。
● Abaqus的所有單元均可用于動態分析，選取單元的一般原則與靜力分析相同。但在使用Abaqus/Explicit模擬沖擊或爆炸載荷時，應選用線性單元，因為它們具有集中質量公式，模擬應力波的效果優于二次單元所采用的一致質量公式。
如果使用的求解器是Abaqus/Standard，在選擇單元類型時還應注意以下方面：
● 對于應力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可使用二次單元來提高精度。如果在應力集中部位進行了網格細化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應力結果相差不大，而二次減縮積分單元的計算時間相對較短。
展開 Abaqus有限元解與理論解對比_[5個材力題目，不同網格尺寸與單元類型]
今天整理資料發現17年在老東家上班時做的一個文檔，通過一系列計算對比了不同網格尺寸和單元類型下材料力學5個試題的有限元解和理論解，貼出來跟大家分享一下，雖然都是非常簡單的題目，但這些表格對理解有限元解的網格無關性有一定的幫助。
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=b=100mm，長度l=1000mm，末端作用豎直向下集中力F=1000N，求B點（懸臂梁末端）向下的撓度。
starccm+網格類型及網格劃分技巧
本文章將談談starccm+中網格類型，大家可能比較熟悉常見多面體（Polyhedral Mesher）、四面體（Tetrahedral Mesher）、切割體（Trimmed Mesher）等網格類型。今天就來聊聊starccm+中所有網格類型及適用場合。最后再給大家分享一下劃分網格使用技巧，絕對驚喜，幫助大家提高網格劃分效率。下表總結了當前在基于零件（Parts-based meshing）和區域（Regions-based meshing）的網格劃分中可用的網格劃分器。
網格（mesher）
解釋描述
Surface Remesher
對原始面網格進行細化以提供合適CFD的優質離散網格
Polyhedral Mesher
生成由多面體單元組成的體網格。
多面體網格適用于：傳熱、旋流、復雜流動
Tetrahedral Mesher
生成由四面體單元組成的體網格。
Trimmed Mesher
通過切割具有幾何表面的六面體模板網格來生成體網格。
切割體網格適用于電子散熱、外部流動
Prism Layer Mesher
在壁面附件添加棱柱單元層，能獲得邊界層內粘性和熱梯度。
Advancing Layer Mesher
創建體網格，該網格由壁面附近的棱柱形單元層和其他地方的多面體網格組成。網格物體在壁面上創建表面網格并將其投影以創建棱柱形單元格圖層。
Extruder Mesher
從其中一個由核心體網格劃分器的網格邊界生成拉伸網格區域。
Thin Mesher
為薄幾何體生成棱柱分層體積網格。
展開 認識網格3 | 選擇合適的網格類型
學習有限元分析初期一般比較強調網格的重要性，這個階段大家會了解到各種各樣的網格（單元）類型，如質點，梁，三角形/四面體，四邊形/六面體等等，每種網格有其各自特點應用于不同的場合。其中，四面體和六面體的選擇問題一直是大家爭議的話題，因此本文主要從個人角度給出一些建議，希望對大家有所幫助。
易用性
早期分析工程師受限于計算機的求解能力，會花大部分時間進行幾何特征的簡化以及模型的切分來得到完善的六面體網格?，F在普通的個人筆記本也能比較輕松地完成幾十萬節點的計算，再加上有限元分析技術在工程領域的推廣需要壓縮前處理工作的占比使其看起來更加便于使用，因此長期被打入冷宮的四面體網格又重新煥發了生機。這個時候大家更加注重網格的易用性，個人主要從兩個角度進行說明：復雜特征的適應性，局部加密的便捷性。
復雜特征的適應性
如圖所示基本幾何體使用六面體進行劃分能夠一鍵生成，但是如果加上螺栓孔，整體的映射路徑被打斷，這個時候就需要進行切割使得各部分可以映射，并控制相應面網格質量才能得到質量較高的六面體網格：
當更多的特征考慮進去后，需要進行更多的切割以及面網格控制才能得到高質量的六面體網格：
然而實際工程模型遠遠比上述復雜，如果前期不通過大量的經驗對模型進行合理地簡化，基本上很難使用六面體進行網格劃分，這個時候四面體的優勢就比較明顯：
由于使用四面體進行網格劃分不需要像六面體那樣規則，因此對于復雜特征能夠在不進行過多人為控制的情況下更好的適應，這一點上四面體具有絕對的優勢。
展開 
探究有限元分析中的網格類型：殼單元、實體網格
有限元分析通過將復雜的結構分解為許多小的單元（即網格），然后通過對每個單元進行數學建模和分析，來模擬實際系統的行為。
1. 殼單元
殼單元是一種用于分析薄壁結構的二維網格類型。這些結構可能包括板、殼等。
殼單元通過將結構分割成許多小的三角形或四邊形單元來建模。
在殼單元中，每個單元代表了結構的一個小區域，其具有自己的厚度和受力特性。
殼單元的數學原理基于薄壁結構的理論，其中厚度方向的變形通常被忽略，從而簡化了模型的建立和求解過程。殼單元適用于考慮板、殼的彎曲、扭曲等變形行為。
2. 實體網格（3D）
實體網格是用于三維模型的網格類型。
它將模型中的幾何體分割成許多小的立方體或四面體單元。這些單元可以是六面體、四面體或其他類型的體元。
實體網格的數學原理基于三維立體幾何和體積力學理論，可以用于模擬各種三維結構的力學行為，如固體力學、熱力學等。
區別和應用
在計算上，殼單元、實體網格各有其優缺點和適用范圍。
殼單元適用于分析薄壁結構的變形行為，適用于工程中許多板、殼等結構的分析。
實體網格適用于對三維結構的力學行為進行綜合分析，包括體積效應和復雜的幾何形狀。
平面網格適用于分析平面結構，例如平板、橋梁等，其計算效率較高，但只適用于忽略結構厚度變化的情況。
歡迎留言批評指正。如果本文存在不夠清晰或準確之處，請您不吝賜教。
個人學習總結，整理不易，未經本人允許請勿搬運。
展開 自編程實現不同單元類型的網格映射（包括像素網格）-原創帖
前面帖子講解的都是基于第三方軟件進行像素網格或者界面自適應網格的生成方法，在本帖簡單展示下通過自編程插件或程序實現網格映射，這樣做的優點是：不針對某類單元、不針對幾何形狀、不針對幾何空間、整體效率高、方式多樣、操作簡單、節約時間，缺點是：不能處理真實形貌SEM圖片的網格映射。
具體思路在一個model中建立一個目標part1，進行多區域劃分，然后復制建立一個與目標part相同尺寸的無區域切分part2（模型樹里刪除切分操作即可），然后進行網格劃分，最后通過自編程插件或程序實現無區域切分part2網格到目標part1的映射。
下面給出幾個不同的例子;
1 規則形狀純四面體網格
2 規則模型純三角形網格
3 規則模型四邊形和三角形混合網格
4 規則模型純六面體網格
5 規則模型純四面體網格
6 規則模型純鍥形體網格
7 規則模型六面體和鍥形體混合網格
8 非規則形狀二維模型網格映射
純四邊形
純三角形
四邊形和三角形混合
9 非規則形狀三維模型網格映射
純六面體
純四面體
純鍥形體
六面體和鍥形體混合
最后給出總結如下圖所示;
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展開 Star-ccm+網格劃分技巧之網格類型及適用場合
使用STAR-ccm+軟件的工程師可能比較熟悉常見多面體（Polyhedral Mesher）、四面體（TetrahedralMesher）、切割體（Trimmed Mesher）等網格類型。今天就來聊聊starccm+中所有網格類型及適用場合。最后再給大家分享一下劃分網格使用技巧，絕對驚喜，幫助大家提高網格劃分效率。下表總結了Starccm+中當前基于零件（Parts-based meshing）和區域（Regions-based meshing）的網格劃分中可用的網格劃分器。
大家在進行網格劃分時有沒有遇到這樣的情況：
1、畫網格時間很長；
2、畫網格到中途發生錯誤，
這時候就要用到并行網格劃分（Parallel Meshing）。
并行網格劃分（Parallel Meshing）就是使用多個內核數來加速網格生成，同時比單個內核創建更大的網格。在對大型零件進行網格劃分時，此功能特別有用。并行網格是共形的，并且具有與串行網格相當的質量。
一定要注意，在模擬中使用并行網格劃分，請以并行模式啟動模擬。
有些同學在平時操作過程可能已經知道這個功能，是不是有時候無法使用Parallel Meshing呢？實際上并不是所有的網格類型都適用于Parallel Meshing。以下網格類型支持Parallel Meshing：Polyhedral Mesher、TetrahedralMesher、Prism LayerMesher、Trimmed Mesher；同樣這些網格類型不支持Parallel Meshing：Thin Mesher、Extruder Mesher、GeneralizedCylinder Mesher、Advancing Layer Mesher。
展開 基于oof2實現不同單元類型的網格映射（包括像素網格）-原創帖
上一個帖子講了通過二次開發編程實現不同單元類型的網格映射，本帖再介紹下oof2實現不同單元類型的網格映射，這種方法有個限制條件：暫時不能用于三維模型（初步功能開啟），但是它也有一個優點是對于真實形貌的SEM圖像也是可以處理的。
主要思路：在導入oof2前對圖片中不同區域賦予不同顏色，然后在oof2中進行圖像處理，然后建立不同顏色像素集合，再進行骨架劃分，同一個圖片可以進行不同的種類的骨架劃分，然后對骨架進行細化、界面捕捉、分割、光滑等處理，最后生成有限元網格，導出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（這只是一個例子展示，大家不用較真，圖片在ps中進行了輕微處理，獲得的網格界面處理的非常好）：
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展開 Moldex3D模流分析之hybrid與hexa網格類型模擬分析
射出壓縮成型模塊的限制
Moldex3D射出壓縮成型模塊只支持solid網格模型，且壓縮區域的網格在Moldex3D Mesh中須設定為射出壓縮面。使用射壓縮模塊也需要較高的實體網格質量，只有hybrid與hexa網格類型適用于模擬分析。
注意：射出壓縮成型模塊不支持純tetra與pyramid網格。
1. 前處理 (Pre-processing)
其前處理階段的步驟與基本模塊的相似：
步驟1：新項目建立
步驟2：設定分析系統并建立網格
步驟3：設定材料及成型參數
步驟4：執行分析并觀測分析結果
以下將列出特定步驟的操作說明。
產生網格模型 (General Mesh)
壓縮面是塑件在充填階段時被動模所壓縮的表面。在壓縮面上的邊界條件需在前處理步驟中設定。下述將介紹如何在Moldex3D Mesh中設定邊界條件。
設定壓縮邊界條件的步驟 (Compression Boundary Condition Setting)
在設定邊界條件之前，應先提供質量良好的前處理網格模型。此設定包含選擇壓縮面區域及確認其方向。
檢查塑件上的自由面 (Check Free Surface on the Part)
選擇塑件網格，點擊檢查自由面（Check the Free Surfaces）。注意：如果邊界網格是一個封閉的表面，將產生封閉的邊界網格且標示為紅色。
選擇公模壓縮的產品面 (Select the Desired Surface)
選擇邊界條件的面，復制它們至新建立的圖層名稱，就像下圖中的BC圖層，然后隱藏不適合的面。
展開 ICEM-鋸齒機翼類型結構化網格
對于這樣的鋸齒機翼結構化網格，難點比較多，又得考慮周期性，因此這個畫法比較特殊，分塊策略和之前大不同，需要根據機翼兩端將塊進行周期處理。（PS:一兩句說不清，就是大概這么個意思）
仿真應用 | 單元類型和網格密度對有限元求解的影響
南京安世亞太公司
在有限元分析中，單元類型的選擇和網格密度的定義，對求解結果非常重要。并且隨著硬件資源和軟件算法的發展，單元類型和網格密度與有限元求解結果的關系在不斷變化。傳統的看法可能不再適用現在的環境。與時俱進變得重要。
1 一個陳舊的爭議
今年是2021年，在十五乃至二十年前，有限元力學分析是一個非常高大上的話題，那時候計算機硬件遠沒現在這么普及和擁有強大的計算力，有限元軟件也沒有現在好用。那時候國內的CAE工程師很少，并且其中大部分只是網格處理工程師而已。他們可能只是為國外的工程師劃分好網格，沒有太多機會參與后續的分析求解。僅是一個網格處理工程師的話，那是非?？菰锊⑶覜]有前途的工作。那個年代很在意網格，因為硬件算力有限，需要保證求解精度的前提下最大可能降低網格規模，并且網格劃分軟件不好用，需要大量的繁瑣操作。從那時候開始，便留下了一些傳說。
六面體單元比四面體好
四邊形單元比三角形單元好
結構化網格比非結構網格好
低階單元也會被經常使用
花費更多精力劃分出高質量的網格是值得的
然而，時過境遷，有些傳說變成了謬誤。在當前的計算硬件條件和軟件算法下，應該怎么看待單元形狀和階次對求解結果的影響，我們需要些與時俱進的看法。
展開 
有限元仿真分析技術中網格劃分的類型與步驟
再如，對于循環對稱模型（如旋轉機械等），可僅建立一個扇區作為分析模型，利用CPCYC命令可自動對扇區的兩個切面上的所有對應節點建立自由度耦合條件（用MSHCOPY命令可非常方便地在兩個切面上生成對應網格）。
六、利用子區模型等其它手段
子區模型是一種先總體、后局部的分析技術（也稱為切割邊界條件方法），對于只關心局部區域準確結果的復雜幾何模型，可采用此手段，以盡量小的工作量來獲得想要的結果。
其過程是：先建立總體分析模型，并忽略模型中的一系列細小的特征，如導角、開孔、開槽等（因為根據圣維南原理，模型的局部細小改動并不特別影響模型總的分析結果），同時在該大模型上劃分較粗的網格（計算和建模的工作量都很?。?，施加載荷并完成分析；其次，（在與總體模型相同的坐標系下）建立局部模型，此時將前面忽略的細小特征加上，并劃分精細網格（模型的切割邊界應離關心的區域盡量遠），用CBDOF等系列命令自動將前面總體模型的計算結果插值作為該細模型的邊界條件，進行求解計算。
該方法的另外好處是：可以在小模型的基礎上優化（或任意改變）所關心的細小特征，如改變圓角半徑、縫的寬度等；總體模型和局部模型可以采用不同的單元類型，比如，總體模型采用板殼單元，局部模型采用實體單元等。
子結構（也稱超單元）也是一種解決大型問題的有效手段，并且在Abaqus中，超單元可以用于諸如各種非線性以及裝配件之間的接觸分析等，有效地降低大型模型的求解規模。
展開 網格類型對懸置減振元件有限元計算的影響研究
對零件的特性進行仿真涉及諸多方面,網格劃分、本構模型的選擇、材料模型參數的獲得、計算方法的選擇等。本文將在其他參數都保持不變的情況下探討一下網格類型對計算結果的影響。本文所研究的懸置減振元件的UG模型見圖1。
圖1 分析所用懸置彈性元件UG模型
1、本構模型
橡膠材料具有幾何和材料雙重非線性，通常情況下體積是不可壓縮的并且橡膠材料的變形是一個非常復雜的過程，伴隨著大位移、大應變，且其力學行為對溫度、環境、應變歷史、加載速率十分敏感，這樣就使得描述橡膠的行為非常復雜，所以橡膠材料需定義橡膠的非線性本構模型。
描述橡膠的本構模型種類相當多，常用的多項式模型有Mooney-Rivlin模型，Neo-Hookean模型，Ogden模型以及Yeoh模型等。
本研究統一使用Mooney-Rivlin模型, 邵氏硬度50度的橡膠材料參數為C10=0.2969，C01=0.0584。
2、兩種網格類型的優缺點
2.1四面體網格
優點：對復雜的幾何模型適應性好，多用于自由網格劃分，可以快速生成網格；
缺點：同樣網格尺寸條件下，分析結果精度相對六面體要差一些，獲得同等精度需要采用高階單元，從而會導致更大的計算量；
圖2 劃分完成的四面體網格模型
2.2六面體網格
優點：六面體網格單元的計算精度明顯要高于四面體單元。其次，在實體離散過程中，采用相同大小的單元尺寸的情況下，六面體網格劃分的單元數量要比四面體網格劃分的單元數量少很多。較少的單元數量意味著有限元計算所需時間較少。
展開 abaqus單元類型
由于在單元內部近似為應變場，精細的網格劃分可用于求解彎曲變形和高應變梯度； 考慮到在復合材料層合殼模型中剪切柔度的影響，將采用“厚”殼單元（S4R,S3R,S8R） 四邊形或三角形的二次殼單元，用于一般的小變形薄殼是很有效的。它們對剪力自鎖和薄膜鎖死是不敏感的； 在接觸模擬中不用選用二階三角形殼單元（STRI65），要采用9節點的四邊形殼單元（S9R5）; 對于僅經歷幾何線性行為的非常大的模型，線性、薄殼單元（S4R5）一般將比通用殼單元花費更少； 小結： 殼單元的橫截面特性可以由沿厚度方向的數值積分確定（*SHELL SECTION），或在分析開始時應用計算的橫截面剛度（*SHELL GENERAL SECTION）； *SHELL GENERAL SECTION是非常有效的，但僅用于線性材料，*SHELL SECTION可用于線性和非線性材料； 數值積分在沿殼厚度方向的一系列積分點上進行。這些積分點就是單元變量可以被輸出的位置。最外層的積分點位于殼單元的表面。 殼單元法線方向決定了單元的正和負表面，為了正確地定義接觸和解釋輸出數據，必須知道其對應的是哪個面。殼法線還定義了施加在單元上正壓力載荷的方向，并可以在ABAQUS/Post中畫出； 殼單元利用材料方向局部化到每個單元。在大位移分析中，局部材料軸隨單元而轉動。*ORIENTATION被用來定義非默認的局部坐標系統。單元的變量，如應力和應變，在局部方向輸出； *TRANSFORM定義節點的局部坐標系，集中載荷和邊界條件被應用在局部坐標系中。所用節點的輸出，如位移，也默認為基于局部的坐標系； 矢量圖可以使模擬結果可視化，特別是用來觀察結構的運動和載荷路徑。
展開 Abaqus文件類型匯總
Abaqus在求解不同問題時可能會產生不同的文件類型，有些文件計算完成后仍然保存著，有些文件計算完成后就會自動刪除，有些在計算過程中就刪除，不同的文件扮演著不同的角色，認識這些文件可幫助我們更加了解Abaqus的文件系統及數據傳輸系統，下面就對每個文件進行簡單的介紹：
1. model_database_name.cae
模型文件，包含所有模型信息，也包含在CAE界面編輯的關鍵字。可直接打開后提交計算；
2. model_database_name.jnl
日志文件，包含用于復制已存儲模型數據庫的ABAQUS/CAE命令，*.cae和 *.jnl構成支持CAE的兩個重要文件，要保證在CAE下打開一個項目，這兩個文件必須同時存在；
3. job_name.inp
輸入文件，專門用于Abaqus求解的文件。由abaqus Command支持計算起始文件，它也可由CAE打開。通常用于批處理求解及個別參數修改；
4. job_name.dat
數據文件：文本輸出信息，記錄分析、數據檢查、參數檢查等信息。ABAQUS/Explicit的分析結果不會寫入這個文件；
5. job_name.sta
狀態文件：包含分析過程信息，時間增量、時間步等；
6. job_name.msg
是計算過程的詳細記錄，分析計算中的平衡迭代次數，計算時間， 警告信息，等等可由此文件獲得；
7. job_name.res
重啟動文件，用于不同類型的重啟動計算，以及隱式和顯式聯合求解問題；
8. job_name.odb
輸出數據庫文件，即結果文件，需要由Visuliazation打開，提取云圖、曲線、動畫等；
9.
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