ABAQUS实体单元类型总结

在

ABAQUS

中，基于应力

< br>/

位移的实体单元类型最为丰富：

（

1

）

在

ABAQUS/Sandard

中，实体 单元包括二维和三维的线性单元和二次单元，均可以采

用完全积分或缩减积分，另外还有 修正的二次

Tri

单元（三角形单元）和

Tet

单元

(

四面体单

元

)

，以及非协调模式单元和杂交单元。

（

2

）

ABAQUS/Explicit

中，实体单元包括 二维和三维的线性缩减积分单元，以及修正的二次

二次

Tri< /p>

单元（三角形单元）和

Tet

单元

(

四面体单元

)

，没 有二次完全积分实体单元。

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按照节点位移插值的阶数，

ABAQ US

里的实体单元可以分为以下三类：

线性单元（即一阶单元）

：仅在单元 的角点处布置节点，在各个方向都采用线性插值。

二次单元（即二阶单元）

：在每条边上有中间节点，采用二次插值。

修正的二次单元（只有

Tri

或

Tet

才有此类型）

：在每条边上有中间节点，并采用修正的二

次插值。

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************* **

1

、线性完全积分单元：当单元具有规则形状时，所用的高斯积分点的数目足以对单元刚度

矩阵中的多项式进行精确积分。

缺 点：承受弯曲载荷时，会出现剪切自锁，造成单元过于刚硬，即使划分很细的网格，计算

精度仍然很差。

2

、

二次完全积分单元：

优点：

（

1

）应力计算结果很精确，适合模拟应力集中问题；

（

2

）一般情况下，没 有剪切自锁问题（

shear locking

）

。

但使用这种单元时要注意：

（

1

）不能 用于接触分析；

（

2

）

对于弹塑性分析，

如果材 料不可压缩

（例如金属材料）

，

则容易 产生体积自锁

（

volumetric

locking

）

；

（

3

）当单 元发生扭曲或弯曲应力有梯度时，有可能出现某种程度的自锁。

3

、

线性减缩积分单元：

减缩积分单元，比普通的完全积分单元在每个方向少用一个积分点；

线性缩减积分单元：

只在单元的中心有一个积分点，由于存在沙漏数值问题（

hourglass

）而过于柔软。采用线性

缩减积分单元模拟承受弯曲载荷的结构 时，沿厚度方向上至少应划分四个单元。

优点：

（

1

）对位移的求解计算结果较精确；

（

2

）网格 存在扭曲变形时（例如

Quad

单元的角度远远大于或小于< /p>

90

?）

，分析精度不会受

到明显的影响；

（

3

）在弯曲载荷下不易发生剪切自锁。

缺点：

（

1

）需要较细网格克服沙漏问题；

< /p>

（

2

）如果希望以应力集中部位的节点应 力作为分析目标，则不能选用此单元。

——因为线性缩减积分单元只在单元的中心有一个积分点，< /p>

相当于常应力单元，

在积分

点上的应力结 果实相对精确的，而在经过外插值和平均后得到的节点应力则不精确。

4

、

二次减缩积分单元

不但保持线性减缩积分单元的上述优点，还具有如下特点：

（

1

）即使 不划分很细的网格也不会出现严重的沙漏问题；

（

）即使在复杂应力状态下，对自锁问题也不敏感。

使用这种单元要注意：

（

1

）不能 用于接触分析；

（

2

）不能用于大应变问题；

（

3

）存在与线性减缩积分单元类似的问题，由于积分点少，得到的节点应力的精度往往低

于二次完全积分单元。

、非协调模式单元（

imcompatible modes

）

——

仅在

ABAQUS/Standard

有，可克服线性完全积分单元中的剪切自锁问题。