干貨丨ABAQUS中單元類型的選擇

實(shí)體單元的選擇

以下單元選擇的建議適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/ExpIicit:

(1)盡可能的減小網(wǎng)格的扭曲，使用扭曲的線性單元的粗糙網(wǎng)格會(huì)得到相當(dāng)差的結(jié)果。

(2)對(duì)于模擬網(wǎng)格扭曲過分嚴(yán)重的問題，應(yīng)用網(wǎng)格細(xì)劃的線性、減縮積分單元(CAX4R、 CPE4R、 CPS4R、C3D8R等).

(3)對(duì)三維問題 應(yīng)盡可能地采用六面體單元。它們以最低的成本給出最好的結(jié)果。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時(shí)，采用六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格可能是非常困難的，因此，還需要楔形和四面體單元。這些單元(C3D4 和C3D6)的一階模式是較差的單元(需要細(xì)劃網(wǎng)格以取得較好的精確度) 。

(4)某些前處理器包含了自由劃分網(wǎng)格算法，用四面體單元?jiǎng)澐秩我鈳缀误w的網(wǎng)格。對(duì)于小位移無接觸的問題，在ABAQUS/Standard中的二次四面體單元(C3D10)能夠給出合理的結(jié)果。這個(gè)單元的另一種模式是修正的二次四面體單元(C3D10M)，它適用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit,對(duì)于大變形和接觸問題，這種單元是強(qiáng)健的，展示了很小的剪切和體積自鎖。但是，無論采用何種四面體單元，所用的分析時(shí)間都長于采用了等效網(wǎng)格的六面體單元.

(5)對(duì)于ABAQUS/Standard求解器，除非需要模擬非常大的應(yīng)變或者模擬一個(gè)復(fù)雜的、接觸條件不斷變化的問題，對(duì)于一般的分析工作，應(yīng)采用二次、減縮積分單元(CAX8R, CPE8R，CPS8R, C3D20R 等)。

(6)對(duì)于 ABAQUS/Standard求解器，在存在應(yīng)力集中的局部區(qū)域，采用二次、完全積分單元(CAX8, CPE8, CPS8, C3D20 等) .它們以最低的成本提供了應(yīng)力梯度的最好解答.

(7)對(duì)于 ABAQUS/Standard求解器，采用細(xì)劃網(wǎng)格的線性、減縮積分單元或者非協(xié)調(diào)模式單元(CAX41, CPE41, CPS41, C3D81) 。

殼單元的選擇

(1)對(duì)于需要考慮薄膜作用或含有彎曲模式沙漏的問題以及平面彎曲的問題，當(dāng)希望得到更精確的解答時(shí)，可使用ABAQUS/Standard中的線性、有限薄膜應(yīng)變、完全積分的四邊形殼單元(S4) .

(2)線性、有限薄膜應(yīng)變、減縮積分、四邊形殼單元(S4R) 是強(qiáng)健的，而且應(yīng)用很廣。

(3)線性、有限薄膜應(yīng)變、三角形殼單元(S3/S3R)可作為通用目的的殼單元使用。因?yàn)樵趩卧惺浅?yīng)變的近似場，所以求解彎曲變形或者高應(yīng)變梯度時(shí)可能需要精細(xì)的網(wǎng)格劃分。

(4)在復(fù)合材料層合殼模型中，考慮到剪切變形的影響，采用適合于模擬厚殼問題的單元(S4, S4R, S3/S3R, S8R) ，并檢驗(yàn)是否滿足平截面保持平面的假定。

(5)四邊形或三角形的二次殼單元用于一般的小應(yīng)變薄殼是很有效的，這些單元對(duì)于剪力自鎖或薄膜自鎖都不敏感。

(6)對(duì)于規(guī)模非常大但公經(jīng)歷幾何線性行為的模型，使用線性、薄殼單元(S4R5)通常比通用目的的殼單元更節(jié)約計(jì)算成本。

(7)對(duì)于包含任意的大轉(zhuǎn)動(dòng)和小薄膜應(yīng)變的顯式動(dòng)態(tài)問題，小薄膜應(yīng)變單元很有效。

梁單元的選擇

(1)在任何包含接觸的模擬中，應(yīng)該使用- -階剪切變形梁單元(B21, B31) .(2)如果橫向剪切變形是非常重要的，則采用I imoshenko二階梁單元(B22,B32)。

(3)如果結(jié)構(gòu)非常剛硬或者非常柔軟，在幾何非線性模擬中，則應(yīng)當(dāng)使用ABAQUS/Standard中的雜交梁單元(B21H, B32H 等) .

(4)在ABAQUS/Standard中的(Euler Bernoulli)三次梁單元(B23, B33)模擬承受分布載荷作用的梁有很高的精度，例如動(dòng)態(tài)振動(dòng)分析。

(5)在ABAQUS/Standard中，模擬開口薄壁橫截面的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用那些應(yīng)用了開口橫截面翹曲理論的梁單元(B310S, B320S) 。