Abaqus之单元入门

一、单元的特征:(Abaqus中,每种单元都有其独特的名字,例如CAX4I,CAX4IH)

Ø单元族

Ø自由度

Ø节点数

Ø数学描述

Ø积分

命名规则:

1)开始的字母表示单元族

S4R-> 壳单元(shell,贝壳,壳)

C3D8I-> 实体单元(corporeal物质的,有形的,有体物)

CINPE4-> 无限单元(infinite无限的,无穷的)

2)对于实体或梁单元,第一个数字表示维度,第二个数字表示节点或阶次

实体单元:C3D8  -> 3D单元;C3D8->  表示8节点一阶单元

梁单元:B3 1-> 3D;梁单元 B3 2-> 二阶梁单元

3)对于壳单元

默认2D单元,不会在名字中加入2D,直接表明节点数

S8R-> 8节点壳单元

4)杂交单元:单元名末尾使用H,如C3D8H、B31H


1、单元族

应力分析常用的单元族如图

例如:

S4R-> 壳单元

C3D8I ->实体单元

CINPE4 ->无限单元


2、自由度

1)应力位移模拟分析

Ø自由度包括节点的平动与转动

Ø自由度的表示方法:123为平动,4/5/6分别为绕1、2、3轴的转动

2)热传导分析

自由度为节点处的温度

3)开口截面梁

其自由度为梁的翘曲


3、节点数(插值)

Abaqus在都是在节点处确定位移或自由度,假设确定了单元上a节点的位移,那么模型中除了a节点以外的节点,其位移由a节点插值而得,而插值的阶次则由单元采用的节点数决定。


Ø如(a)图所示,为8节点实体单元,在每一方向都使用线性插值,故称之为1阶单元(也称线性单元)

Ø如(b)图所示,为20节点实体单元,使用二次插值,称之为2阶单元

实体单元:C3D8  -> 3D单元;C3D8->  表示8节点单元

梁单元: B31-> 3D;梁单元 B3 2-> 二阶梁单元

壳单元: S8R-> 8节点壳单元


4、数学描述

1)Abaqus中所有的应力/位移皆是基于朗格朗日或材料行为的描述

2)做应力与位移分析时,材料与单元绑定,且材料不允许在单元间移动

3)做流体力学分析时,单元在空间中固定,材料在单元间移动

4)壳单元由三种描述:通用壳体理论、薄壳理论、厚壳理论(不做详解)

5)混合方程数学描述:其单元称为杂交单元,单元名末尾使用H(hybridization),如C3D8H、B31H


5、积分

1)Abaqus中的单元,在单个单元基于体积对不同变量进行积分

大部分单元采用高斯积分法分析每个单元在高斯点处的材料响应

2)当模型使用3D单元时

两种积分类型供选择:全积分、减缩积分,选择正确的积分单元,可以保证分析时单元的精度

Ø无特别指明,名字默认使用全积分,如CAX4-> 全积分、线性、轴对称

Ø减缩积分单元在末尾加R(reduce),如CAX4R-> 减缩积分、线性、轴对称

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