ansys單元積分點
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys單元積分點的視頻教程
有限元中單元積分點與節(jié)點應(yīng)力相互轉(zhuǎn)換(二維和三維)
但是當(dāng)需要大量的節(jié)點上應(yīng)力數(shù)據(jù)時,很多人會用Python編程進(jìn)行大批量的提取應(yīng)力.但是提取出來的應(yīng)力為單元積分點上的應(yīng)力.無法獲取節(jié)點上的應(yīng)力.同時在ABAQUS中的子程序中,也是對積分點上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作. 本視頻基于個人興趣同時想要更加了解有限元背后原理和公式的想法.近日進(jìn)行了一些初步的探索.希望大家批評指正.
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ansys單元積分點的實例教程
節(jié)點和積分點是有限單元法（FEM）的兩個基本概念，初涉有限元計算的同志往往在這點上產(chǎn)生混淆，假設(shè)導(dǎo)師面試的時候，問單元應(yīng)力是什么，若回答不慎，將貽笑大方，得不償失。本文試圖以簡略易懂的說法來闡述節(jié)點和積分點的區(qū)別。
1.節(jié)點位移是有限元法的基本未知量。節(jié)點構(gòu)筑了問題域的幾何離散化形狀，節(jié)點是形函數(shù)的零點，通常形函數(shù)是以節(jié)點為依據(jù)進(jìn)行假設(shè)的。形函數(shù)決定了單元內(nèi)部各點運動的位移模式（常用帕斯卡三角形來選擇單元位移模式），這樣就形成了數(shù)學(xué)上所說的插值。
有限元法的原理就是將問題域分割成N多小單元，在每個單元內(nèi)采用簡單的函數(shù)來近似表達(dá)單元的真實位移，將各單元再連接起來，就可以近似描述整個問題域的運動。因此，有限元法從根本上就是精確的，而不是準(zhǔn)確的。
2.積分點是單元進(jìn)行數(shù)值積分的已知量。有限元法中一般采用高斯積分，但是積分方法不限于高斯積分，如果有人用了Irons積分或者Hammer積分，請不要驚訝。在形成單元剛度矩陣和進(jìn)行節(jié)點應(yīng)力磨平的時候，需要高斯積分。
以等參單元為例，其剛度矩陣
，這個就需要數(shù)值積分來快速計算，高斯點坐標(biāo)及權(quán)系數(shù)如表4.2[王勖成]所示。
老師授課時一般對常應(yīng)力單元進(jìn)行推導(dǎo)，而常應(yīng)力單元只有一個積分點，被積函數(shù)是常數(shù)，因此體現(xiàn)不出高斯積分來。很多老師對高斯積分在單元剛度矩陣的應(yīng)用不予細(xì)述，導(dǎo)致部分同學(xué)對單元積分點認(rèn)識不足。
3.單元應(yīng)力指的是高斯積分點的應(yīng)力，而非節(jié)點上的應(yīng)力。有了位移模式，再通過虛功原理得到單元剛度矩陣，然后聚合總剛，求解平衡方程，就會把基本未知量——節(jié)點位移求出來了。通過節(jié)點位移得到單元應(yīng)變結(jié)果，利用物理方程求得單元應(yīng)力結(jié)果。
在等參元中，單元中n+1階(n=p-m)高斯積分點上的應(yīng)變或應(yīng)力近似解比其它部位具有較高的精度，因此我們稱(n+1)階高斯積分點是等參元中的最佳應(yīng)力點。
展開 方法
在ABAQUS CAE的場輸出中選擇的坐標(biāo)點是節(jié)點的坐標(biāo)，而節(jié)點是從積分點插值出來的，單元積分點的信息相對真實。所以最好是獲取積分點的信息，其中積分點的坐標(biāo)無法在CAE中獲取，需要在關(guān)鍵字中添加。具體在每個分析步的單元輸出下面添加COORD，如果需要輸出節(jié)點的坐標(biāo)也可以在節(jié)點場輸出下面添加COORD（這和CAE中場輸出選擇節(jié)點坐標(biāo)的效果是一致的）。具體如下圖：
2.注意
在ODB結(jié)果中創(chuàng)建場輸出時會附帶著一份XYZ坐標(biāo)，這個應(yīng)該也可以當(dāng)做單元的坐標(biāo)，，但是我比較過這個附帶的坐標(biāo)和單元的COORD輸出的坐標(biāo)，有時候有點差別，可能是數(shù)據(jù)精度的問題。
展開 可以輸出umat接口中的變量coords進(jìn)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 如題 為什么我查詢的時候坐標(biāo)都是0
繼上次的推文：有限元計算過程中積分點應(yīng)力如何外插至節(jié)點處？【公式推導(dǎo)篇】，本次分享單元積分點應(yīng)力外插至節(jié)點處的數(shù)值實現(xiàn)過程。
數(shù)值實現(xiàn)
借助以上理論，我們可以基于matlab平臺編制以下代碼段：
% 將積分點應(yīng)力外插至單元節(jié)點上，這里只列舉了Q4的情況
for i = 1:3
StressElem(e,:,i) = [1+0.5*sqrt(3) -0.5 1-0.5*sqrt(3) -0.5;
-0.5 1+0.5*sqrt(3) -0.5 1-0.5*sqrt(3);
1-0.5*sqrt(3) -0.5 1+0.5*sqrt(3) -0.5;
-0.5 1-0.5*sqrt(3) -0.5 1+0.5*sqrt(3)]*...
[stress(e,1,i);stress(e,2,i);stress(e,3,i);stress(e,4,i)];
end
對標(biāo)Abaqus
模型材料參數(shù)為普通的線彈性材料，單元類型選擇CPS4，網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)置如下：
在結(jié)果對標(biāo)過程中，可以先對比自研程序與Abaqus的節(jié)點位移場：
Abaqus位移場結(jié)果
自研程序位移場結(jié)果
在位移場一致的前提下，我們再來對標(biāo)應(yīng)力結(jié)果。以常見的mises應(yīng)力為例：
Abaqus位移應(yīng)力場結(jié)果
自研程序應(yīng)力場結(jié)果
結(jié)果是一致的，說明了程序的正確性。
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ansys單元積分點的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys單元積分點的最新內(nèi)容
可以輸出umat接口中的變量coords進(jìn)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
1. 方法
在ABAQUS CAE的場輸出中選擇的坐標(biāo)點是節(jié)點的坐標(biāo)，而節(jié)點是從積分點插值出來的，單元積分點的信息相對真實。所以最好是獲取積分點的信息，其中積分點的坐標(biāo)無法在CAE中獲取，需要在關(guān)鍵字中添加。具體在每個分析步的單元輸出下面添加COORD，如果需要輸出節(jié)點的坐標(biāo)也可以在節(jié)點場輸出下面添加COORD（這和CAE中場輸出選擇節(jié)點坐標(biāo)的效果是一致的）。具體如下圖：
繼上次的推文：有限元計算過程中積分點應(yīng)力如何外插至節(jié)點處？【公式推導(dǎo)篇】，本次分享單元積分點應(yīng)力外插至節(jié)點處的數(shù)值實現(xiàn)過程。
數(shù)值實現(xiàn)
借助以上理論，我們可以基于matlab平臺編制以下代碼段：
% 將積分點應(yīng)力外插至單元節(jié)點上，這里只列舉了Q4的情況
for i = 1:3
StressElem(e,:,i) = [1+0.5*sqrt(3) -0.5
寫在前文
盡管減隔震技術(shù)與有限元結(jié)合取得了眾多成果，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如材料非線性、模型不確定性等等。減隔震設(shè)計除了常規(guī)的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計采用SAP2000、Etabs、Midas、SSG、Paco-SAP 或 YJK\PKPM等。
【JY】各類有限元軟件計算功能賞析與探討
我們需要更清楚減隔震元件的破壞模式，對減隔震元件進(jìn)行破壞分析，除了對減隔震元件在正常工況下的性能進(jìn)行評估
按照正常的理解，毫無.疑問，abaqus 全積分一定是采用了2x2x2=8個積分點。
從后處理結(jié)果來看，似乎也是如此，每個單元存在8個積分點。
然而，如果自己動手跑一遍程序，就會發(fā)現(xiàn)事實遠(yuǎn)非如此，采用全積分計算得到的結(jié)果與abaqus 存在差異，原因何在？
事實賞，abaqus C3D8 采用的選擇積分方式（selective intergation schema），即對于偏應(yīng)變，采用
如題 為什么我查詢的時候坐標(biāo)都是0
視頻是關(guān)于自己做項目時遇見的問題，有需要的同學(xué)可自行觀看。視頻是關(guān)于如何畫鋼筋，怎么導(dǎo)入ansys，如何選取侵徹爆炸中單元類型，如何選取鋼筋方向點，何如畫鋼筋網(wǎng)格的。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點的解，而是各個節(jié)點的解，是因為ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點的解之后經(jīng)過外推得到了單元各個角節(jié)點的解，但是還沒有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節(jié)點解。
下載地址：solid186與solid185單元結(jié)果對比文檔下載
在ABAQUS中,當(dāng)需要獲取節(jié)點上的應(yīng)力時,可以在后處理中建立路徑或者用查詢功能等獲取.
但是當(dāng)需要大量的節(jié)點上應(yīng)力數(shù)據(jù)時,很多人會用Python編程進(jìn)行大批量的提取應(yīng)力.但是提取出來的應(yīng)力為單元積分點上的應(yīng)力.無法獲取節(jié)點上的應(yīng)力.同時在ABAQUS中的子程序中,也是對積分點上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作.
本文基于個人興趣同時想要更加了解有限元背后原理和公式的想法.近日進(jìn)行了一些初步的探索.希望大家批評指正
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點的解，而是各個節(jié)點的解，是因為ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點的解之后經(jīng)過外推得到了單元各個角節(jié)點的解，但是還沒有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節(jié)點解。
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