abaqus偽應(yīng)變能的案例
ABAQUS中的偽應(yīng)變能（artificial strain energy:ALLAE）
經(jīng)常在參考書上看到關(guān)于沙漏控制的描述：當(dāng)偽應(yīng)變能（ALLAE）超過內(nèi)能（ALLIE）的10%以后，沙漏效應(yīng)過大，仿真無效。
于是在6.13幫助文檔查了一下關(guān)于ALLAE的描述，具體目錄為Getting Started with Abaqus: Interactive Edition中的10.5.2節(jié)，見附圖1。
可見ALLAE是abaqus用來控制沙漏效應(yīng)的一種手段，當(dāng)該手段與真實(shí)內(nèi)能ALLIE的比值超過2%后，仿真失真，應(yīng)該細(xì)化或調(diào)整網(wǎng)格以減小沙漏效應(yīng)。
關(guān)于能量的進(jìn)一步描述參見Getting Started with Abaqus: Interactive Edition中的9.6節(jié)Energy balance，相關(guān)文檔已上傳。
Getting Started with Abaqus_ Interactive Edition (6.13).pdf
附圖 1：
展開 讀取ABAQUS結(jié)果文件中的單元應(yīng)變能并輸出至excel文件的處理腳本 ￥1
腳本內(nèi)容如題。
abaqus做DCB模擬時(shí)如何導(dǎo)出應(yīng)變能釋放率曲線，可以不編程嗎？
寫論文需要R曲線（斷裂韌性-裂紋長度），但是不會(huì)編程
ABAQUS中實(shí)體單元的應(yīng)用
ABAQUS中存在著豐富的單元類型，應(yīng)用廣泛，下面主要介紹一下ABAUQS實(shí)體單元以及其應(yīng)用。
ABAQUS實(shí)體單元大體可分為完全積分、減縮積分、非協(xié)調(diào)以及雜交這四種常見的單元模式。按階次可分為一階(線性)單元和二階單元。
（1）完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀（邊是直線并且邊與邊相交成直角）時(shí)， 所用的Gauss積分點(diǎn)的數(shù)目足以對單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精確積分。
完全積分的線性單元在每一個(gè)方向上采用2個(gè)積分點(diǎn)；
完全積分的二次單元在每一個(gè)方向上采用3個(gè)積分點(diǎn)。如圖
不足：完全積分的線性單元存在“剪切自鎖”問題，原因是線性單元的邊不能彎曲。在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生剪切自鎖。
（2）減縮積分單元：減縮積分單元比完全積分單元在每個(gè)方向上少用一個(gè)積分點(diǎn)。
完全積分的線性單元只在單元的中心有一個(gè)積分點(diǎn)
不足：線性減縮積分單元存在“沙漏模式”的數(shù)值問題，有可能過于柔軟。
ABAQUS通過繪制偽應(yīng)變能(ALLAE)和內(nèi)能(ALLIE)來評價(jià)沙漏模式對計(jì)算結(jié)果的影響。
（3）非協(xié)調(diào)單元：
優(yōu)點(diǎn)：可以克服完全積分，一階單元中的剪力自鎖問題。
特點(diǎn)：在一階單元中引入一個(gè)增強(qiáng)單元變形梯度的附加自由度。這種對變形梯度的增強(qiáng)允許一階單元在單元域上對于變形梯度有一個(gè)線性變化。
不足：對單元的扭曲很敏感，在使用時(shí)必須小心以確保單元扭曲是非常小的。
展開 
ABAQUS中的單元選擇
ABAQUS中的單元選擇
在有限元分析中，為了能夠得到較為精確的收斂解，一方面取決于所用模型的誤差，另一方面取決于模擬計(jì)算的誤差。一個(gè)好的有限元模型，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，幾乎可以模擬實(shí)際工程中任意幾何形狀的有限元模型，在對一個(gè)問題進(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？我認(rèn)為首先要了解ABAQUS中對于單元的分類，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。然后再根據(jù)分析類型和具體問題合理選擇。
ABAQUS中最常用的單元包括實(shí)體(Solid)單元、殼(Shell)單元和梁(Beam)單元。下面就根據(jù)自己對于ABAQUS應(yīng)用實(shí)體單元的學(xué)習(xí)，將這些單元的特點(diǎn)和使用簡單總結(jié)如下：
實(shí)體單元主要包括完全積分、減縮積分、非協(xié)調(diào)以及雜交這四種常見的單元模式。
（1）完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀（邊是直線并且邊與邊相交成直角）時(shí)，
所用的Gauss積分點(diǎn)的數(shù)目足以對單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精確積分。
完全積分的線性單元在每一個(gè)方向上采用2個(gè)積分點(diǎn)；
完全積分的二次單元在每一個(gè)方向上采用3個(gè)積分點(diǎn)。如圖
不足：完全積分的線性單元存在“剪切自鎖”問題，原因是線性單元的邊不能彎曲。在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生剪切自鎖。
（2）減縮積分單元：減縮積分單元比完全積分單元在每個(gè)方向上少用一個(gè)積分點(diǎn)。
完全積分的線性單元只在單元的中心有一個(gè)積分點(diǎn)
不足：線性減縮積分單元存在“沙漏模式”的數(shù)值問題，有可能過于柔軟。
ABAQUS通過繪制偽應(yīng)變能(ALLAE)和內(nèi)能(ALLIE)來評價(jià)沙漏模式對計(jì)算結(jié)果的影響。
展開 如何才能選出適合于分析的單元類型?
ABAQUS為用戶提供了豐富的單元庫，幾乎可以模擬實(shí)際工程中任意幾何形狀的有限元模型，在對一個(gè)問題進(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？我認(rèn)為首先要了解ABAQUS中對于單元的分類，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。然后再根據(jù)分析類型和具體問題合理選擇。
ABAQUS中最常用的單元包括實(shí)體(Solid)單元、殼(Shell)單元和梁(Beam)單元。下面就根據(jù)自己對于ABAQUS應(yīng)用實(shí)體單元的學(xué)習(xí)，將這些單元的特點(diǎn)和使用簡單總結(jié)如下：
實(shí)體單元主要包括完全積分、減縮積分、非協(xié)調(diào)以及雜交這四種常見的單元模式。
（1）完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀（邊是直線并且邊與邊相交成直角）時(shí)，所用的Gauss積分點(diǎn)的數(shù)目足以對單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精確積分。
完全積分的線性單元在每一個(gè)方向上采用2個(gè)積分點(diǎn)；
完全積分的二次單元在每一個(gè)方向上采用3個(gè)積分點(diǎn)。如圖
不足：完全積分的線性單元存在“剪切自鎖”問題，原因是線性單元的邊不能彎曲。在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生剪切自鎖。
（2）減縮積分單元：減縮積分單元比完全積分單元在每個(gè)方向上少用一個(gè)積分點(diǎn)。
完全積分的線性單元只在單元的中心有一個(gè)積分點(diǎn)
不足：線性減縮積分單元存在“沙漏模式”的數(shù)值問題，有可能過于柔軟。
ABAQUS通過繪制偽應(yīng)變能(ALLAE)和內(nèi)能(ALLIE)來評價(jià)沙漏模式對計(jì)算結(jié)果的影響。
（3）非協(xié)調(diào)單元：
優(yōu)點(diǎn)：可以克服完全積分，一階單元中的剪力自鎖問題。
特點(diǎn)：在一階單元中引入一個(gè)增強(qiáng)單元變形梯度的附加自由度。這種對變形梯度的增強(qiáng)允許一階單元在單元域上對于變形梯度有一個(gè)線性變化。
不足：對單元的扭曲很敏感，在使用時(shí)必須小心以確保單元扭曲是非常小的。
展開 仿真過程中單元合理選取高級精髓
沙漏模式：
哪種單元出現(xiàn)：線性減縮積分單元的應(yīng)力/位移場分析中；
何為沙漏模式：因線性減縮積分單元積分點(diǎn)較少，可能出現(xiàn)沒有剛度的零能量模
式（沙漏模式），網(wǎng)格較粗時(shí)，零能模式會(huì)通過網(wǎng)格擴(kuò)展出去，
是計(jì)算結(jié)果無意義；
判斷：
方法1：查看單元的變形情況，如果單元變成交替出現(xiàn)的梯形形狀，就可能出現(xiàn)沙漏模式，如下圖：
方法2：result-history output，繪制ALLAE（偽應(yīng)變能）和內(nèi)能ALLIE曲線，
ALLAE占ALLIE的1%時(shí)，表明沙漏模式對計(jì)算結(jié)果影響不大；超過10%
時(shí)，分析認(rèn)為無效。
沙漏控制：
沙漏控制：abaqus中的偽應(yīng)變能或沙漏剛度主要用來控制沙漏變形能量；
措施：
l 細(xì)化網(wǎng)格：線性減縮積分單元要避免過于粗糙的網(wǎng)格，如結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲變形，則在厚度方向上至少劃分4個(gè)單元；
l 設(shè)置沙漏控制：引入少量的人工“沙漏剛度”來限制沙漏模式的擴(kuò)展。網(wǎng)格足夠細(xì)化時(shí)，方法非常有效，可獲得足夠精確的計(jì)算結(jié)果。enhanced、relax stiffness、stiffness、viscous、combined。
? 沙漏控制時(shí)，所設(shè)置的沙漏控制選項(xiàng)數(shù)值大于默認(rèn)值，可能導(dǎo)致沙漏剛度過大而出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定；
? 一般采用默認(rèn)，默認(rèn)出現(xiàn)沙漏模式，往往是由于網(wǎng)格太稀疏，最好修改網(wǎng)格。
l 選擇其他單元類型：非協(xié)調(diào)單元不會(huì)出現(xiàn)沙漏模式問題，適用于abaqus/standard各種分析；
l 避免將載荷或邊界條件只定義在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。將點(diǎn)載荷或點(diǎn)上的邊界條件定義在一個(gè)包含該點(diǎn)的小區(qū)域上，有利于避免沙漏模式的擴(kuò)展。
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