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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