單元類型的案例
Workbench如何查看單元類型和修改單元類型
Workbench如何查看單元類型和修改單元類型
Workbench這個(gè)平臺(tái)功能確實(shí)很強(qiáng)大，但是對(duì)有限元分析問題的思維卻丟了很多，與傳統(tǒng)的ANSYS經(jīng)典相比。似乎過分追求界面的易用性，就像是單反相機(jī)往傻瓜相機(jī)的方向發(fā)展似的。
學(xué)習(xí)有限元的時(shí)候，靠在比較前面的一步就是離散化，而離散化與單元類型關(guān)系緊密，workbench則直接省略了單元這一塊，根本讓人感覺不到單元的存在，如果不是有特殊要求的話。本次針對(duì)Workbench的單元作相關(guān)說明。
1.查看單元類型
Workbench有默認(rèn)的單元類型和材料類型，材料類型先不說，單元類型實(shí)體默認(rèn)的是Solid186（3D20N），劃分完之后在Model界面無法直接看到單元類型，需要在workbench的主界面進(jìn)行相關(guān)操作，如圖1所示，在Component Systems 下面的Finite Element Modeler，拖曳一個(gè)并與Model連接，之后進(jìn)入Finite Element Modeler。
圖1
圖2
進(jìn)入后可以看到一份單元和網(wǎng)格的詳細(xì)信息，包括單元數(shù)目節(jié)點(diǎn)數(shù)目單元類型等等，但是圖2中注意到，對(duì)應(yīng)與Mechanical APDL 的單元類型居然是Mesh200，而對(duì)應(yīng)于ABAQUS的單元類型是C3D20（三維20節(jié)點(diǎn)），根據(jù)ABAQUS的單元類型可以知道該單元確實(shí)是SOLID186，但是顯示的是Mesh200。
Mesh200是一個(gè)特殊單元類型，實(shí)際不參與任何計(jì)算，可以當(dāng)做沒有屬性的單元。由此可知，劃分完只會(huì)顯示Mesh單元，實(shí)際提交運(yùn)算時(shí)才根據(jù)Solid186進(jìn)行計(jì)算。
2.修改單元類型
當(dāng)需要修改單元類型時(shí)，如果是將二次單元修改為依次單元，比如186單元修改為185單元，那么可以直接在Model界面修改。
展開 ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊(cè)下載
下面是有關(guān)ANSYS分析中的單元選擇方法：
一、單元類型選擇概述：
ANSYS的單元庫提供了100多種單元類型，單元類型選擇的工作就是將單元的選擇范圍縮小到少數(shù)幾個(gè)單元上；
單元類型選擇方法：
1.設(shè)定物理場過濾菜單，將單元全集縮小到該物理場涉及的單元；
二、單元類型選擇方法
2.根據(jù)模型的幾何形狀選定單元的大類，如線性結(jié)構(gòu)則只能用“Plane、Shell”這種單元去模擬；
3.根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的空間維數(shù)細(xì)化單元的類別，如確定為“Beam”單元大類之后，在對(duì)話框的右欄中，有2D和3D的單元分類，則根據(jù)結(jié)構(gòu)的維數(shù)繼續(xù)縮小單元類型選擇的范圍；
三、單元類型選擇方法
4.確定單元的大類之后，又是也可以根據(jù)單元的階次來細(xì)分單元的小類，如確定為“Solid-Quad”，此時(shí)有四種單元類型：Quad 4node 42 Quad4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前兩組即為低階單元，后兩組為高階單元；
四、單元類型選擇方法
5.根據(jù)單元的形狀細(xì)分單元的小類，如對(duì)三維實(shí)體，此時(shí)則可以根據(jù)單元形狀是“六面體”還是“四面體”，確定單元類型為“Brick”還是“Tet”；
五、單元類型選擇方法
6.根據(jù)分析問題的性質(zhì)選擇單元類型，如確定為2D的Beam單元后，此時(shí)有三種單元類型可供選擇，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根據(jù)分析問題是彈性還是塑性確定為“Beam3”或“Beam4”，若是變截面的非對(duì)稱的問題則用“Beam54”。
展開 Hypermesh基礎(chǔ)操作11（單元類型的查看與修改方法）
本次分享主要內(nèi)容：介紹如何查看單元類型及單元類型的修改。
有思考過在有限元仿真世界里為什么存在那么多種類的單元嗎？單元的最基本意義是什么呢？……單元之于有限元仿真是最基礎(chǔ)的存在，沒有單元的存在便也無法實(shí)現(xiàn)有限元仿真，就像細(xì)胞之于生物一樣。
用對(duì)單元類型才能幫助我們更準(zhǔn)確的進(jìn)行仿真計(jì)算，尤其是在HM中，它是前處理軟件，在打開軟件時(shí)總會(huì)有一個(gè)界面讓我們選擇對(duì)應(yīng)的求解器，每個(gè)求解器都有自己的單元庫，因此用對(duì)單元是計(jì)算不出錯(cuò)的最基本操作。對(duì)于一個(gè)新晉仿真工程師而言，從一個(gè)求解器轉(zhuǎn)換至其他求解器后時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的問題。如：結(jié)構(gòu)仿真組的模型需要給到安全被動(dòng)仿真組后的仿真模型轉(zhuǎn)換。
單元類型的查看
在工具欄中有個(gè)ABC圖標(biāo)激活后可以在操作界面中顯示rigid單元、0D和1D單元的類型名稱。
查看2D、3D單元則需要在elem types工具里進(jìn)行操作。選擇要查看的單元，然后點(diǎn)擊review即可看到單元此時(shí)的類型名稱。
單元類型的修改
修改單元類型也可以在elem types中進(jìn)行操作，config edit同樣也能實(shí)現(xiàn)修改單元類型，默認(rèn)快捷鍵圖標(biāo)。不論是在1D、2D還是3D面板中右下角都有這兩個(gè)工具。
elem types
工具下修改單元類型：點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的單元初始類型，然后會(huì)彈出功能選項(xiàng)浮窗，這里面就可以選擇其他單元類型進(jìn)行修改，再點(diǎn)擊update即可修改單元類型。如圖中將CQUAD4轉(zhuǎn)換為CQUADR。1D和3D單元也是類似操作。
展開 ANSYS 中查詢單元類型
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對(duì)經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經(jīng)典 APDL 界面
1. 使用命令查詢
在 APDL 的命令輸入窗口輸入特定命令即可查詢單元類型。
查詢所有單元信息：使用ELIST命令能列出所有單元的詳細(xì)信息，其中包含單元類型。輸入命令后按回車鍵，程序會(huì)在輸出窗口顯示單元的編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)以及單元類型等信息。
ANSYS中單元類型的選擇
六面體單元和帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元的計(jì)算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個(gè)六面體單元只有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面體單元，帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個(gè)單元有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，計(jì)算量會(huì)增大很多。
前面把常用的實(shí)體單元類型歸為2類了，對(duì)于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個(gè)類型中，各種不同的單元，計(jì)算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優(yōu)先選用編號(hào)高的單元。比如第一類中，應(yīng)該優(yōu)先選用solid185。第二類里面應(yīng)該優(yōu)先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發(fā)展和改進(jìn)的，同樣功能的單元，編號(hào)大的往往意味著在某些方面有優(yōu)化或者增強(qiáng)。
對(duì)于實(shí)體單元，總結(jié)起來就一句話：復(fù)雜的結(jié)構(gòu)用帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體，優(yōu)選solid187，簡單的結(jié)構(gòu)用六面體單元，優(yōu)選solid185。
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中常用的單元類型
源自360doc--閑人好客。
展開 Ansys中單元類型選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會(huì)被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學(xué)習(xí)時(shí)很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對(duì)問題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。
1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。
梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對(duì)于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。
2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。
3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。
實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。
展開 ANSYS單元類型該如何選擇。
ANSYS中單元類型很多，如何選擇正確的單元類型，是學(xué)習(xí)ANSYS必須要掌握的技巧。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對(duì)問題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。
該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對(duì)于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。
2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。
3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。
實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會(huì)增大。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接，對(duì)初學(xué)者來說一直是個(gè)困擾，筆者在學(xué)習(xí)ANSYS的時(shí)候，也遇到了這個(gè)問題。今天開始，筆者將對(duì)ANSYS不同單元類型連接開設(shè)一個(gè)專題，仔細(xì)和大家說說不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進(jìn)行連接時(shí)，可以直接使用共節(jié)點(diǎn)連接；而不同自由度的單元連接時(shí)，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個(gè)含義，即單元的自由度個(gè)數(shù)和自由度的物理意義。
為了給大家進(jìn)行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個(gè)結(jié)構(gòu)：橫截面為10mm×10mm，長度為200mm的方形梁，底端開了一個(gè)直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細(xì)長結(jié)構(gòu)，我們可以使用Beam單元進(jìn)行分析，可偏偏有好事者在一個(gè)完美的梁結(jié)構(gòu)上開了個(gè)孔，這樣直接導(dǎo)致我們無法對(duì)其整體使用Beam單元了，那這樣的結(jié)構(gòu)我們?cè)撊绾翁幚砟兀刻峁┮韵聝煞N方法：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目：一個(gè)是全部使用Solid單元進(jìn)行分析的模型
solid；另一個(gè)是使用Solid單元和Beam單元連接起來分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導(dǎo)入建立的幾何模型。
一、solid-beam計(jì)算。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
通過對(duì)比兩次計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進(jìn)行分析，
計(jì)算結(jié)果幾乎完全一致；（整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計(jì)算存在應(yīng)力奇異，不進(jìn)行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進(jìn)行建模相比，節(jié)點(diǎn)數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計(jì)算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結(jié)。
歡迎大家點(diǎn)擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號(hào)，一起聊聊力學(xué)和有限元那點(diǎn)兒事。
展開 Abaqus中選擇三維實(shí)體單元類型的基本原則 附abaqus三維筒體過渡網(wǎng)格劃分下載
來源：力學(xué)與Abaqus仿真
對(duì)于大多數(shù)Abaqus用戶，在選擇單元類型時(shí)都會(huì)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(xié)調(diào)單元、雜交單元、沙漏控制等眾多選擇（圖1），在實(shí)際有限元分析時(shí)，究竟應(yīng)該如何選擇合適的單元類型。從今天開始，陸續(xù)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(duì)話框
選擇三維實(shí)體單元類型時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
● 對(duì)于三維區(qū)域，盡可能采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)或掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)，從而得到Hex單元網(wǎng)格，減小計(jì)算代價(jià)，提高計(jì)算精度。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時(shí)，也可以在不重要的區(qū)域使用少量楔形（Wedge）單元。
● 如果使用了自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，Tet單元的類型應(yīng)選擇二次單元。在Abaqus/Explicit中應(yīng)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(rèn)的“硬”接觸關(guān)系（“hard”contact relationship），則也應(yīng)選擇修正的Tet單元 C3D10M。
● Abaqus的所有單元均可用于動(dòng)態(tài)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(shí)，應(yīng)選用線性單元，因?yàn)樗鼈兙哂屑匈|(zhì)量公式，模擬應(yīng)力波的效果優(yōu)于二次單元所采用的一致質(zhì)量公式。
如果使用的求解器是Abaqus/Standard，在選擇單元類型時(shí)還應(yīng)注意以下方面：
● 對(duì)于應(yīng)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(yīng)力集中部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應(yīng)力結(jié)果相差不大，而二次減縮積分單元的計(jì)算時(shí)間相對(duì)較短。
展開 ANSYS單元類型
常用的實(shí)體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。
其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和棱柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用于不可壓縮超彈性材料)。Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元，單元的主要功能基本相同。實(shí)際選用單元類型的時(shí)候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體呢？
如果所分析的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以很方便的全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少量四面體和棱柱體，此時(shí)，應(yīng)該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以劃分出六面體，應(yīng)該選用第二類單元，也就是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元。
新手最容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網(wǎng)格的時(shí)候，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計(jì)算出來的結(jié)果的精度是非常糟糕的，有時(shí)候即使你把單元劃分的很細(xì)，計(jì)算精度也很差，這種情況是絕對(duì)要避免的。
六面體單元和帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元的計(jì)算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個(gè)六面體單元只有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面體單元，帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個(gè)單元有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，計(jì)算量會(huì)增大很多。
前面把常用的實(shí)體單元類型歸為2類了，對(duì)于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個(gè)類型中，各種不同的單元，計(jì)算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優(yōu)先選用編號(hào)高的單元。比如第一類中，應(yīng)該優(yōu)先選用solid185。第二類里面應(yīng)該優(yōu)先選用solid187。
展開 
ABAQUS 單元類型和選型規(guī)則
網(wǎng)格單元的出現(xiàn)源于離散化求解，離散化把連續(xù)求解域離散為若干有限的子區(qū)域，分別求解各個(gè)子區(qū)域的物理變量，各個(gè)子區(qū)域相鄰連續(xù)與協(xié)調(diào)，從而達(dá)到整個(gè)變量場的協(xié)調(diào)與連續(xù)。每個(gè)子域內(nèi)通過數(shù)學(xué)物理公式描述，單個(gè)這樣的子域就稱為單元。
有限元方法不僅應(yīng)用于力場分析，還可以應(yīng)用到溫度場、磁場、滲流場等分析領(lǐng)域，對(duì)于不同類型場的基本物理定律也是不一樣的，因此就需要用到不同的單元類型，如果需要考慮多場分析，就需要單元同時(shí)考慮所需場、以及場之間的耦合關(guān)系，也就出現(xiàn)了耦合單元；耦合分析雖然能獲得更準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，但計(jì)算成本會(huì)增大，因此我們需要根據(jù)分析的問題來簡化問題，選擇合適的單元類型。
在選單元之前，我們先了解一下ABAQUS 單元編號(hào)法則，而了解單元編號(hào)法則就不得不提ABAQUS中單元具備的五個(gè)基本要素，分別是：
1）單元族群，如下圖所示為力學(xué)分析中常用的單元族群，這些族群的主要區(qū)別在于幾何特征的差異，適合于研究不同的結(jié)構(gòu)類型，選擇合適的族群可以在不降低計(jì)算精度條件下，減少計(jì)算量，比如：一座高樓大廈如果全用實(shí)體單元建模，可能需要千萬甚至上億個(gè)實(shí)體單元，但如果將大廈的梁柱簡化為梁單元，墻和樓板簡化為殼單元模擬，單元數(shù)量將急劇減少。
單元編號(hào)法則1：它們的首字母或前幾位字符通常會(huì)作為單元編號(hào)的起始字符。比如：‘C3D8’中首
字母‘C’為Continuum elements 的首字母。
2）自由度，是分析過程中計(jì)算的基本變量，比如力學(xué)分析中的自由度是節(jié)點(diǎn)的平移和旋轉(zhuǎn)自由度；傳熱分析中需要考慮的自由度是節(jié)點(diǎn)溫度；滲流分析則是孔隙壓力自由度……
單元編號(hào)法則2：單元自由度通常由單元族群和尾部字符確定，比如尾部字符包含T，則表示包含溫度自由度，包含P，則表示包含孔壓自由度。
展開 如何才能選出適合于分析的單元類型?
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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)單元剛度矩陣中的多項(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(píng)價(jià)沙漏模式對(duì)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(duì)變形梯度的增強(qiáng)允許一階單元在單元域上對(duì)于變形梯度有一個(gè)線性變化。
展開 巖土問題二維有限元實(shí)體單元類型(element types)的選擇
1 引言
有限元分析的單元類型以及單元的質(zhì)量影響著數(shù)值模擬的結(jié)果，在論壇中有人問到了這個(gè)問題，因此本文僅對(duì)二維有限元實(shí)體單元類型作簡要的討論，討論的條件包括: (1) 巖土工程問題使用的主要單元類型；(2) 不包括結(jié)構(gòu)元、界面元【板樁墻(Sheet Pile Wall)模擬---FEM中的界面元】以及一些特殊類型的單元，例如不連續(xù)元【使用Plaxis的不連續(xù)單元(Discontinuity Elements)】。
2 單元類型
(1) 3節(jié)點(diǎn)的三角形單元T3
三節(jié)點(diǎn)的三角形單元(3 Noded Trangles)是有限元分析中最簡單的實(shí)體單元，在實(shí)踐中已經(jīng)很少使用，典型的應(yīng)用包括RS2, ADONIS【二維FEM分析軟件ADONIS(V3.50.1)命令流】，EnFEM【EnFEM---一個(gè)小型的有限元分析教學(xué)軟件】等。
(2) 6節(jié)點(diǎn)的三角形單元T6
六節(jié)點(diǎn)的三角形單元(6 Noded Trangles)是有限元分析中經(jīng)常使用的實(shí)體單元，6節(jié)點(diǎn)的三角形對(duì)位移進(jìn)行了二階插值，數(shù)值積分涉及三個(gè)高斯點(diǎn)。如果劃分足夠多的單元，那么T6在標(biāo)準(zhǔn)的平面應(yīng)變分析中可以得出非常精確的結(jié)果，不過在軸對(duì)稱應(yīng)用或在使用強(qiáng)度折減法(phi-c )時(shí)應(yīng)小心使用，它很可能高估其破壞載荷和安全系數(shù)。因此最好使用下面的T15單元。T6典型的應(yīng)用包括Plaxis, RS2, ADONIS, EnFEM等。
(3) 15節(jié)點(diǎn)的三角形單元T15
15節(jié)點(diǎn)的三角形單元(15 Noded Trangles)能夠更精確地表示應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，特別是對(duì)于軸對(duì)稱問題，目前只有Plaxis提供這種單元。T5對(duì)位移進(jìn)行了四階插值，對(duì)12個(gè)高斯點(diǎn)(應(yīng)力點(diǎn))進(jìn)行數(shù)值積分。T15單元能夠精確計(jì)算一些巖土工程特殊問題的應(yīng)力，例如不可壓縮土層中的塌陷計(jì)算。
展開 仿真在線-如何選擇單元類型!
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