【ABAQUS文档笔记】ABAQUS刚体单元与可变形单元对比Review

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文章目录

• A. finite element
• DOF of Elem Order of Elem Formulation of Elem Integration A.1 continuum element DOF elem property Formulation and integration 单元输出 A.2 Shell Element elem library dof elem property A.3 BEAM Element dof elem property Formulation and integration Element output variables A.4 truss elem
• B.Rigid Body
• 什么时候使用刚体？ 刚体组件 rigid elements

abaqus 两大类单元：finite element 和 rigid body 。

• finite element is deformable.
• rigid body is umdeformable,
     

A. finite element

abaqus 有庞大的单元类型库，并且abaqus /explicit的单元库是abaqus/standard 的子集。

DOF of Elem

不同的单元类型有不同的自由度，如：stress/displacement analysis的单元为translate /rotation dof; heat transfers analysis 的单元自由度为 Temperature ;

如果不指定单元orientation ，那就会默认取global system 作为1- 2- 3- axis;

对于轴对称单元：

r direction 对应 1-axis

   z direction 对应 2-axis

Order of Elem

Standard ：广泛支持一阶和二阶单元

   Explicit : 只支持一阶单元(除了Quad Beam,Quad Tet,Modify Tet/tri)

Formulation of Elem

formulation 是和单元行为的数学理论有关的；

   如果不采用adaptive mesh :

• 拉格朗日描述：材料和单元关联，并且不能流过（穿透单元的边界），一般用于描述固体力学
• 欧拉或粒子描述：单元在空间中固定，材料在其中流动，可以穿透单元边界，一般多用于计算流体力学

Abaqus/standard 可以用欧拉单元来模拟对流传热。自适应网格结合了纯拉格朗日和欧拉分析的特点，并允许运动的元素是独立的材料。

为了适应不同类型的行为，Abaqus某些单元族包含了几种不同形式的元素。例如，shell element系列有三个类：适合于一般shell分析的，针对薄壳的，针对厚壳的。

abaqus 的单元不仅有standard formulation ,还有 alternative   formulation. assign elem type 的时候就可以选择。比如C3D8是标准的formulation，C3D8R/C3D8H是alternative formulation。

abaqus 有些formulation 可以求解多物理场耦合问题，比如C3D8T，具备mechanical and thermal 的自由度，即可以用于求解热力耦合问题。

Integration

Abaqus的数值 技术 可以对每个单元体积上的各种量进行积分。对大多数的单元，abaqus 可以用高斯积分求出单元积分点上的value.

abaqus 还可以决定积分是完全积分还是缩减积分，这对求解 精度  有着很大的影响。使用缩减积分的单元，一般以R或RH结尾。例如，

   + CAX4:4 节点，完全积分，线性，轴对称，固体单元。

   + CAX4R：则是CAX4的缩减积分版本。

ABAQUS/STANDARD 求解器支持完全积分和缩减积分的单元。

   ABAQUS/EXPLICIT求解器只支持缩减积分的单元（也有一些例外）

A.1 continuum element

一般来说，continuum elem 可以对任何geometry建模，承受任意载荷。abaqus有stress/displacement,nonstructural, coupling field continuum elem。

continuum element name：

• 开头字母是C
• 第二第三个字母:
     

3D continuum element 可以是hexahedra (bricks), wedges, pyramids, or tetrahedra.
尽量使用六面体或者二阶四面体单元，一阶四面体单元C3D4 使用的是简单的，常应变的formulation，需要更高的网格密度才能得到精确解。

2D continuum element 有三角形和四边形。abaqus 有多种的2D continuum element 用于不同的out of plane behavior

• plane strain elem assume : out-of plane strain ( ϵ 33 \epsilon_{33}
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