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干貨丨ABAQUS中單元類型的選擇

有限元: 2021-05-26 11:56:17 閱讀數: 1301 分享到:


實體單元的選擇


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


(1)盡可能的減小網格的扭曲,使用扭曲的線性單元的粗糙網格會得到相當差的結果。

(2)對于模擬網格扭曲過分嚴重的問題,應用網格細劃的線性、減縮積分單元(CAX4R、 CPE4R、 CPS4R、C3D8R等).

(3)對三維問題 應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果。當幾何形狀復雜時,采用六面體單元劃分網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(需要細劃網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格算法,用四面體單元劃分任意幾何體的網格。對于小位移無接觸的問題,在ABAQUS/Standard中的二次四面體單元(C3D10)能夠給出合理的結果。這個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,對于大變形和接觸問題,這種單元是強健的,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,所用的分析時間都長于采用了等效網格的六面體單元.

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

(6)對于 ABAQUS/Standard求解器,在存在應力集中的局部區域,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力梯度的最好解答.

(7)對于 ABAQUS/Standard求解器,采用細劃網格的線性、減縮積分單元或者非協調模式單元(CAX41, CPE41, CPS41, C3D81) 。


殼單元的選擇

(1)對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,當希望得到更精確的解答時,可使用ABAQUS/Standard中的線性、有限薄膜應變、完全積分的四邊形殼單元(S4) .


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

(3)線性、有限薄膜應變、三角形殼單元(S3/S3R)可作為通用目的的殼單元使用。因為在單元中是常應變的近似場,所以求解彎曲變形或者高應變梯度時可能需要精細的網格劃分。


(4)在復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變薄殼是很有效的,這些單元對于剪力自鎖或薄膜自鎖都不敏感。

(6)對于規模非常大但公經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約計算成本。

(7)對于包含任意的大轉動和小薄膜應變的顯式動態問題,小薄膜應變單元很有效。


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)如果結構非常剛硬或者非常柔軟,在幾何非線性模擬中,則應當使用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,例如動態振動分析。

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


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