团子良 发表于 2022-9-16 14:26:58

Abaqus中的单元总结



有限元方法通过有限毕竟无限求解微分方程,一般有限元仿真软件技术核心都集成于单元,通过编写不同的单元类型可以解决不同的工程问题(对应不同的偏微分方程),正如曾攀老师所说的:有限的单元,无限的能力。abaqus软件作为强大的非线性软件,提供了丰富的单元库,在此进行一下梳理。


01单元类型
一般的,对于单元,比较关心的有,单元维度、单元形状、自由度,插值阶次以及积分方式。在abaqus中提供的常见单元类型见图1,另外还有一些特殊用途单元,比如轴对称单元、垫片单元、欧拉单元等。


02单元选择1、在相同单元划分数量的情况下,高阶单元的求解精度更高;2、结构化网格的求解精度更高;
3、对于Tet单元应该尽量选择二次单元,提高精度;4、在显式分析中选用线性单元,不过explicit中本来就没有高阶单元的(显式单元库明显少于隐式);5、在隐式中编写umat采用缩减积分时候要选用增强沙漏;6、完全积分单元的问题是存在“剪切自锁”问题(一般尽量少用),可以采用缩减积分或者非协调单元(仅在standard中有)避免,但是会引入“沙漏”问题,在abaqus中可以通过绘制伪应变能(ALLAE)和内能(ALLIE)来评价沙漏模式对计算结果的影响;
7、杂交单元:对于具有不可压缩材料性质(泊松比为0.5)的任何单元,一个纯位移的数学公式是不适宜的,压应力不能由节点位移计算。杂交单元包含一个可以直接确定单元压应力的附加自由度,节点的位移场则主要用来计算偏应变和偏应力。
8、如果无法划分六面体(Hex)网格,则应使用修正的二次四面体单元(C3D10M),它适用于接触和弹塑性问题,只是计算代价较大;9、ABAQUS中的所有梁单元都可以产生轴向变形、弯曲变形和扭转变形,B21和B31单元(线性梁单元)以及B22和B32单元(二次梁单元)即适用于模拟剪切变形引起重要作用的深梁,又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁,三次单元B23和B33只需划分很少的单元就可以得到较精确的结果

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