四面體單元
關(guān)注創(chuàng)建者：三界_8819 創(chuàng)建時間：2023-09-06
四面體單元的視頻教程
Matlab自編C3D8、C3D20、C3D10單元計算動荷載問題
然后運行matlab讀取inp文件的模型信息，自己求解單元的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣與abaqus計算的結(jié)果進行對比。 結(jié)論： 1、C3D8（一階六面體）采用B-Bar修正避免剪切自鎖，將協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣處理為集中質(zhì)量矩陣。 2、C3D20（二階六面體）單元的質(zhì)量為協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣。 3、C3D10（二階四面體）單元質(zhì)量為協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣，特別注意，質(zhì)量矩陣采用15積分點的錘子積分計算。
免費 28分鐘 157播放
查看
ABAQUS子程序VUEL開發(fā)案例：復(fù)合材料斷裂的相場模擬方法
視頻介紹了如何使用ABAQUS子程序VUEL實現(xiàn)纖維復(fù)合材料斷裂模擬的相場模型，其中控制方程的位移場和損傷場部分分別采用向前差分方法和中心差分方法求解，2維情況下單元類型包含三角形單元和四邊形單元，3維情況下單元類型包含四面體單元和六面體單元（完全積分或縮減積分），雙層VUEL單元分別用于基質(zhì)相場和纖維相場模擬，VUMAT單元用于結(jié)果的后處理。
￥99 24分鐘 395播放
查看
有限元課程（計算力學(xué)）合集（包括理論和代碼講解）
（10） 梁單元的推導(dǎo) （11） 梁單元局部坐標(biāo)系變換 （12） 等效載荷 （13） 四面體單元的推導(dǎo) （14） 有限元代碼的講解 （15） 基函數(shù)以及形函數(shù)的代碼講解 （16） 最小勢能原理 （17） 二維薄板開孔問題 （18） 例題講解 （19） 例題講解2 （20） 高階單元 （21） 等參單元 （22） 單元的協(xié)調(diào)性以及完備性 （23）
￥99.9 30小時22分鐘 180播放
查看
四面體單元的實例教程
之前的課程我們學(xué)習(xí)了一維梁單元，二維平面單元，三維板殼單元的matlab有限元編程，本次案例主要講解如何用matlab實現(xiàn)針對四面體單元劃分的三維結(jié)構(gòu)進行有限元編程，具體案例是一個懸臂梁受集中荷載的問題。圖1為本案例Matlab編程計算得到的結(jié)果。主要內(nèi)容涉及四面體單元的有限元基本理論的推導(dǎo)，主要是單元剛度矩陣的推導(dǎo)，此外還包括等參單元和Hammer數(shù)值積分以及三維問題的后處理計算。
圖1 懸臂梁受集中荷載的應(yīng)力云圖
一個完整的有限元程序基本組成部分包括前處理模塊、分析主程序模塊和后處理模塊。在前處理模塊中，實現(xiàn)節(jié)點坐標(biāo)輸入、單元節(jié)點編號、網(wǎng)絡(luò)劃分以及邊界條件輸入等工作；在分析主程序模塊中，求解整體剛度方程；在后處理模塊中，實現(xiàn)結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)輸出等工作。對應(yīng)的有限元法的基本步驟：（1）幾何域離散，獲得標(biāo)準(zhǔn)化的單元；（2）通過能量原理（虛功原理或最小勢能原理，獲得單元剛度方程；（3）單元的集成（裝配）；（4）處理位移邊界條件；（5）計算位移場；（6）計算單元的其他物理量（應(yīng)力應(yīng)變）。這幾步中，最核心的內(nèi)容是單元研究，具體包括：（1）節(jié)點描述（不同坐標(biāo)系節(jié)點坐標(biāo)的變化）；（2）場描述（位移場，應(yīng)變場，應(yīng)力場，形函數(shù)）；（3）單元剛度方程（基于能量原理推導(dǎo)）。需要說明的是后文的四面體單元有限元方程的推導(dǎo)過程是基于等參單元的基本理論從局部坐標(biāo)（自然坐標(biāo)、體積坐標(biāo)）出發(fā)來推導(dǎo)四面體單元的剛度矩陣，因為這樣做比較規(guī)范自然，推導(dǎo)過程也適用于其他類型單元。但是因為四面體單元相對簡單也可以直接從直角坐標(biāo)（全局坐標(biāo)）進行推導(dǎo)，具體推導(dǎo)過程可參考清華大學(xué)曾攀老師的課程，直接從直角坐標(biāo)（全局坐標(biāo)）進行推導(dǎo)的過程省去了等參單元雅各比矩陣呀等坐標(biāo)系映射的各種概念，理解起來相對容易。
展開 00 網(wǎng)格怎么選
四面體網(wǎng)格適應(yīng)性強，自動化高。六面體網(wǎng)格雖然質(zhì)量高，但劃分起來更麻煩。到底該怎么選擇？本文用一個例子進行對比研究。
01 幾何模型
02 部分網(wǎng)格展示
04 用低階六面體單元進行仿真計算
某兩點的位移隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
某應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
某應(yīng)力梯度較大位置的應(yīng)力隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
05 用高階六面體單元進行仿真計算
某兩點的位移隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
某應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
某應(yīng)力梯度較大位置的應(yīng)力隨節(jié)點數(shù)的變化趨勢：
06 六面體單元的相關(guān)結(jié)論
01 位移結(jié)果可靠，節(jié)點數(shù)和單元階數(shù)的影響較小；
02 應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力結(jié)果可靠，節(jié)點數(shù)和單元階數(shù)的影響較?。? 03 應(yīng)力梯度較大位置的應(yīng)力結(jié)果不可靠，節(jié)點數(shù)和單元階數(shù)的影響較大；
07 四面體單元仿真計算與相關(guān)結(jié)論
01 高階四面體單元的位移結(jié)果可靠，節(jié)點數(shù)的影響較??；
02 低階四面體單元的位移結(jié)果不可靠，建議不要使用；
03 高階單元在應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力結(jié)果可靠，節(jié)點數(shù)的影響較?。? 04 低階單元在應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力結(jié)果不可靠，建議不要使用；
05 應(yīng)力梯度較大位置的應(yīng)力結(jié)果不可靠，節(jié)點數(shù)和單元階數(shù)的影響較大；
08 總結(jié)論
01 在結(jié)構(gòu)有限元分析中，建議不要使用低階四面體單元；
02 對于位移結(jié)果來說，六面體單元，高階四面體單元的求解都是可靠的，并且節(jié)點數(shù)影響較小。
展開 1.插件長什么樣子
2.插件有什么功能
在四面體或者六面體單元之間插入 0厚度的cohesive單元，
并對原基體材料和cohesive材料賦予材料屬性及網(wǎng)格屬性。
支持對整個part操作或進對part中的部分單元集合操作
3.插件效果
以下是六面體單元組成的球體，右側(cè)是在兩個單元面之間插入的cohesive效果圖
以下是某脆性材料沖擊破碎的效果圖
以下是在六面體之間插入COH3D8界面單元
（1） 無cohesive六面體單元 （2）插入0厚度cohesive單元
以下是在四面體單元之間插入COH3D6界面單元
（1） 無cohesive四面體單元 （2）插入0厚度cohesive單元
4.該插件的安裝
下載相應(yīng)版本的插件程序，解壓縮到ABAQUS安裝目錄或者工作目錄下的abaqus_plugins文件夾內(nèi)，工作目錄下默認(rèn)是沒abaqus_plugins文件夾的，可以自己創(chuàng)建一個，然后重新啟動ABAQUS，在plug_ins菜單中就可以看到該工具。
以下是付費內(nèi)容，主要包括
(1)該插件的編譯代碼，適合于abaqus6.14，請將你的Abaqus自行更新到此版本，
(2)附帶一個小球沖擊破碎的案例CAE文件+inp文件，模型如下圖所示
附件內(nèi)容如下圖所示：
看清介紹，附件是執(zhí)行代碼，不要盲目亂拍，源代碼價格另議，需要者站內(nèi)聯(lián)系或添加QQ3539358512
展開 關(guān)于在有限元實體建模中，采用四面體網(wǎng)格還是半自動六面體網(wǎng)格，在CAE工程師中存在著廣泛的爭議。
對于包含局部薄殼特征的裝配實體結(jié)構(gòu)，在集中載荷的作用下，不同的材料屬性，自動網(wǎng)格劃分產(chǎn)生的不同的單元延伸率都會影響單元的計算精度，而不只是單元類型會對其有影響。復(fù)雜的設(shè)計往往會帶來大規(guī)模的自由度問題。
通常，檢驗單元的標(biāo)準(zhǔn)包括具備完整的形狀函數(shù)多項式，邊界連續(xù)性，適用于貼片測試，收斂性。這個問題的癥結(jié)在于如何獲得復(fù)雜區(qū)域的精確計算結(jié)果，而不是孤立的判斷四面體和六面體網(wǎng)格的優(yōu)缺點。
六面體和四面體各自優(yōu)越性
IBM研究部門的A.O. Cifuentes 和A.Kalbag發(fā)表的一篇名為《三維四面體單元在結(jié)構(gòu)分析中的性能研究》的論文，得出了一個有趣的結(jié)論?！啊@里研究了一次和二次的四面體，及六面體單元在不同結(jié)構(gòu)問題的特性，這些結(jié)構(gòu)問題包括彎曲，偏轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)和軸向變形。觀察到了采用二次四面體和六面體單元的分析在求解精度和CPU時間上是相當(dāng)?shù)?。?作者同樣也指出了，對于簡單幾何，或者說可以方便的手動劃分網(wǎng)格的模型，更多的依賴于8節(jié)點的六面體網(wǎng)格，通常稱為“砌磚單元”。而對于復(fù)雜幾何模型通常采用自動或半自動的方式劃分網(wǎng)格，自動生成網(wǎng)格的算法通常采用四面體，而非六面體。
原因是通常的三維模型不能精確的被六面體堆砌所描述，然而總能剖分為四面體單元的集合。
我們在結(jié)構(gòu)研究分析中也總是對比四面體和六面體劃分的模型，并得到了比較可靠計算結(jié)果對比。
無論對于哪種單元類型，較少的節(jié)點數(shù)，會導(dǎo)致低精度。4節(jié)點四面體和8節(jié)點六面體通常用于近似直線的邊界模型中，而對于曲線邊界模型，要得到更精確的解，需要更多節(jié)點和單元數(shù)，或者采用10節(jié)點二次四面體,20節(jié)點二次六面體。
展開 關(guān)于在有限元實體建模中，采用四面體網(wǎng)格還是半自動六面體網(wǎng)格，在
CAE
工程師中存在著廣泛的爭議。
對于包含局部薄殼特征的裝配實體結(jié)構(gòu)，在集中載荷的作用下，不同的材料屬性，自動網(wǎng)格劃分產(chǎn)生的不同的單元延伸率都會影響單元的計算精度，而不只是單元類型會對其有影響。復(fù)雜的設(shè)計往往會帶來大規(guī)模的自由度問題。通常，檢驗單元的標(biāo)準(zhǔn)包括具備完整的形狀函數(shù)多項式，邊界連續(xù)性，適用于貼片測試，收斂性。這個問題的癥結(jié)在于如何獲得復(fù)雜區(qū)域的精確計算結(jié)果，而不是孤立的判斷四面體和六面體網(wǎng)格的優(yōu)缺點。
六面體和四面體各自優(yōu)越性
IBM研究部門的A.O. Cifuentes和A.Kalbag發(fā)表的一篇名為《三維四面體單元在結(jié)構(gòu)分析中的性能研究》的論文，得出了一個有趣的結(jié)論?！啊@里研究了一次和二次的四面體，及六面體單元在不同結(jié)構(gòu)問題的特性，這些結(jié)構(gòu)問題包括彎曲，偏轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)和軸向變形。觀察到了采用二次四面體和六面體單元的分析在求解精度和CPU時間上是相當(dāng)?shù)??！? 作者同樣也指出了，對于簡單幾何，或者說可以方便的手動劃分網(wǎng)格的模型，更多的依賴于8節(jié)點的六面體網(wǎng)格，通常稱為“砌磚單元”。而對于復(fù)雜幾何模型通常采用自動或半自動的方式劃分網(wǎng)格，自動生成網(wǎng)格的算法通常采用四面體，而非六面體。原因是通常的三維模型不能精確的被六面體堆砌所描述，然而總能剖分為四面體單元的集合。
我們在結(jié)構(gòu)研究分析中也總是對比四面體和六面體劃分的模型，并得到了比較可靠計算結(jié)果對比。無論對于哪種單元類型，較少的節(jié)點數(shù)，會導(dǎo)致低精度。4節(jié)點四面體和8節(jié)點六面體通常用于近似直線的邊界模型中，而對于曲線邊界模型，要得到更精確的解，需要更多節(jié)點和單元數(shù)，或者采用10節(jié)點二次四面體,20節(jié)點二次六面體。
展開 
四面體單元的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
四面體單元的最新內(nèi)容
基于ansys apdl建立單元截面分層的材料參數(shù)
建立的截面，多少段，多少個自定義截面
PLANE13==---------二維耦合場實體單元 (電磁矩陣的推導(dǎo)，耦合效應(yīng))
==FLUID29== ---------二維聲學(xué)流體 單元(聲學(xué)矩陣的推導(dǎo))
==FLUID30== ---------3-D 8 節(jié)點聲學(xué)流體單元 (聲學(xué)矩陣的推導(dǎo))
==LINK68==------------熱電耦合桿單元
==SOLID98==----------四面體耦合場實體單元
使用子程序法定義任意單元刪除準(zhǔn)則，不受算法模型限制。
在仿真界，Garbage In, Garbage Out 是鐵律。無論你用 Ansys 還是 Abaqus，網(wǎng)格（Mesh）質(zhì)量直接決定了結(jié)果的生死。今天聊聊幾個繞不開的核心指標(biāo)：
1?? 雅可比比率 (Jacobian Ratio) 衡量單元從理想形狀（如正方形）映射到實際形狀的變形程度。理想值為1.0。當(dāng)雅可比值為負或過小時，意味著單元發(fā)生了自交或極度扭曲，會導(dǎo)致剛度矩陣奇異，計算直接崩潰
Ansys Workbench ACT插件，由窗口選中體單元，提取體積和表面積，計算幾何特征尺寸
問題：
在FKM關(guān)于結(jié)構(gòu)疲勞評估計算方法中指出：零部件特征尺寸，影響疲勞結(jié)果評估。原因是材料的應(yīng)力壽命曲線是由標(biāo)準(zhǔn)試樣進行試驗測試獲得的。當(dāng)零部件的特征尺寸與測試樣件不一致時，需要考慮零部件的特征尺寸這一因素。（一般而言，當(dāng)零部件的尺寸大于材料標(biāo)準(zhǔn)測試樣件時，零部件的表面或內(nèi)部缺陷發(fā)生的概率會增加
對于實際應(yīng)用中承受非線性彈簧單元Combin39的實際應(yīng)用。
在ANSYS Workbench里提供了兩種方法，一種是WB的雙向彈簧，輸入數(shù)據(jù)表格，其本質(zhì)上采用是LINK8單元進行模擬，而不是非線性彈簧combin39。
而利用Combin39單元，需要建立彈簧單元后，插入命令流來實現(xiàn)，對于只承受壓縮載荷的力-位移曲線，輸入到最后，是需要稍等小的正位移和正力數(shù)值。
本案例介紹0厚度cohesive單元插入方法，用戶最好熟悉Abaqus軟件中的基本操作。
隨案例附上了2020版本的cae文件，并且附上inp文件供跨版本導(dǎo)入。
模塊 6 非結(jié)構(gòu)化實體網(wǎng)格劃分：學(xué)習(xí)采用四面體單元創(chuàng)建非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，聚焦實體零件的網(wǎng)格劃分要點，掌握提升網(wǎng)格質(zhì)量的實用技巧。
模塊 7 結(jié)構(gòu)化六面體實體網(wǎng)格（映射工具）：熟練運用映射工具，創(chuàng)建基于六面體單元的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，掌握實體零件網(wǎng)格劃分的詳細步驟。
