ABAQUS單元知識大派送(二)

2016-10-27 by:CAE仿真在線來源:互聯網

3.實體單元(C)

ABAQUS單元知識大派送(二)abaqus有限元分析案例圖片1

實體單元可在其任何表面與其他單元連接起來。

如果不需要模擬非常大的應變或進行一個復雜的,改變接觸條件的問題,則應采用二次減縮積分單元(CAX8R,CPE8R,CPS8R,C3D20R)

如果存在應力集中,則應在局部采用二次完全積分單元(CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等)。

對含有非常大的網格扭曲模擬(大應變分析),采用細網格劃分的線性減縮積分單元(CAX4R,CPE4R,CPS4R,C3D8R等)

對接觸問題采用線性減縮積分單元或非協調元(CAX4I,CPE4I,CPS4I,

C3D8I)的細網格劃分。

如果在模型中采用非協調元應使網格扭曲減至最小。

三維情況應盡可能采用塊狀單元(六面體)。當幾何形狀復雜時,完全采用塊體單元構造網格會很困難,因此可能有必要采用稧形和四面體單元,但盡量少用,并遠離需要精確求解的區域。

一些前處理程序包括網格劃分方法,它們可用四面體單元構造任意形狀的網格。只要采用二次四面體單元(C3D10),其結果對小位移問題應該是合理的。

小結:

在實體單元中所用的數學公式和積分階數對分析的精度和花費有顯著的影響;
使用完全積分單元,尤其是一階(線性)單元,容易形成自鎖現象,正常情況不用;
一階減縮積分單元容易出現沙漏現象;
充分的單元細化可減小這種問題;
在分析中如有彎曲位移,且采用一階減縮積分單元時,應在厚度方向至少用4個單元;
沙漏現象在二階減縮積分單元中較少見,一般問題應考慮應用這些單元;
非協調單元的精度依賴于單元扭曲的量值;
結果的數值精度依賴于所用的網格,應進行網格細化研究以確保該網格對問題提供了唯一的解答。但是應記住使用一個收斂網格不能保證計算結果與問題的實際行為相匹配:它還依賴于模型其他方面的近似化和理想化程度;
通常只在想要得到精確結果的區域細劃網格;
ABAQUS具有一些先進特點如子模型,它可以幫助對復雜模擬得到有用的結果。

4.梁單元(B)

梁單元:模擬一維尺寸(長度)遠大于另外二維尺寸的構件,且只有長度方向上的應力比較顯著。

對于包含接觸的任何模擬,應使用一階、剪切變形的梁單元(B21,B31)

如果結構剛度非常大或者非常柔軟,在幾何非線性模擬中應當使用雜交梁單元(B21H,B32H,等)

使用歐拉-伯努利(三次)梁單元(B23,B33)精度很高,可模擬承受分布載荷作用的梁,例如動態振動分析。如果橫向剪切變形也很重要,要使用鐵摩辛柯(二次型)梁單元(B22,B32)

模擬有開口薄壁橫截面的結構,應當使用考慮了開口截面翹曲理論的梁單元(B31OS,B32OS)

小結:

梁單元的性質由截面(*BEAMSECTION或*BEAM GENERAL SECTION)的數值積分決定,或直接給出截面積、慣性矩和扭轉常數(*BEAM GENERAL SECTION);
當使用*BEAM GENERALSECTION選項時,模擬開始時進行一次數值積分,并且假定材料是彈性的;
ABAQUS包括大量的標準橫截面形狀。其它形狀可以通過定義SECTION=ARBITRARY來模擬;
必須定義橫截面取向,方法是通過給出第三個節點,或者在單元性質定義中定義一個矢量。截面取向在ABAQUS后處理中可以畫出;
當梁作為殼的加強構件使用時,梁的橫截面可能偏離節點;
線性和二次型包含剪切變形的影響,三次型梁不考慮剪切柔度。開口截面梁準確地模擬了扭轉和薄壁開口截面翹曲(包括翹曲約束)的影響;
多點約束和約束方程可以用來連接模型中鉸接、剛性連接等節點的自由度;
“彎矩”型圖使得像梁這樣的一維單元的結果很清楚地表示出來;