abaqus建模流程-學(xué)習(xí)筆記

abaqus建模流程一一學(xué)習(xí)筆記Abaqus建模流程

Abaqus標(biāo)準(zhǔn)版共有“部件(part)”、“材料特性

(propoterty)"、"裝配(assembl.e)"、“計(jì)算步驟

(step)”、“交互(interaction)"、"加載(l.oad)“單元?jiǎng)?/p>

分(mesh)"、"計(jì)算(job)"后處理(visual.ization)9\

“草圖(sketch)”十大模塊組成。建模方法：

1首先建立“部件”

(1)根據(jù)實(shí)際模型的尺寸決定繪圖區(qū)的大小，一般為模型的

1.5倍，間距大小可以在edit菜單sketcheroptions選項(xiàng)里調(diào)

整。

QuantitySISI(mm)USUnit(ft)USUnit(inch)

l.engthmmmttin

ForceNNIbfIbf

Masskgtonne(105kg)sl.uglbfs2/in

Time$sss

StressPa(N/m2)MPa(N/mm2)IbfZtt2psi(lbfZin2)

EnergyJmJCIO-sJ)nibfinlbf

Densitykg/m3tonne/mm3lbfs2/in4

(2)在繪圖區(qū)分別建立部件中的各個(gè)特征體，建立特征體的

方法主要有擠壓、旋轉(zhuǎn)、平掃三種。同一個(gè)模型中兩個(gè)不同的部

件可以有同名的特征體組成，也就是說不同部件中可以有同名的

特征體，同名特征體可以相同也可以不同。部件的特征體包括用

各種方法建立的基本特征體、數(shù)據(jù)點(diǎn)(datumpoint)、數(shù)據(jù)軸

(datuma*is)＞數(shù)據(jù)平面(datumpl.ane)等等。選擇多個(gè)元

素時(shí)，可以同時(shí)按住shift鍵，或者按住鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行窗選；如

果取消對(duì)某個(gè)元素的選擇可以同時(shí)按住Ctrl.鍵。同時(shí)按住

Ctrl.、shift和鼠標(biāo)左鍵(中鍵、右鍵)然后平移鼠標(biāo)可以進(jìn)行

旋轉(zhuǎn)(平移、縮放)。如果想修改或撤銷已經(jīng)完成的操作，可以在

窗口左側(cè)的模型樹中找到此項(xiàng)操作，在上面點(diǎn)擊右鍵，選擇

Edit或del.eteo

(3)編輯部件可以用部件管理器進(jìn)行部件復(fù)制，重命名，刪

除等，部件中的特征體可以是直接建立的特征體，還可以間接手

段建立，如首先建立一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)特征體，通過數(shù)據(jù)點(diǎn)建立數(shù)據(jù)軸

特征體，然后建立數(shù)據(jù)平面特征體，再由此基礎(chǔ)上建立某一特征

體，最先建立的數(shù)據(jù)點(diǎn)特征體就是父特征體，依次往下分別為子

特征體，刪除或隱藏父特征體其下級(jí)所有子特征體都將被刪除或

隱藏。

(4)部件類型：

?可變形體：任意形狀的，可以包含不同維數(shù)的特征(實(shí)

體、表面、線)；在荷載作用下可以變形。

?不連續(xù)介質(zhì)剛體：任意形狀的；在荷載作用下不可變

形。

?解析剛體：只可以用直線、圓弧和拋物線創(chuàng)建的形狀；

在荷載作用下不可變形

?歐拉部件：實(shí)體區(qū)域；定義在歐拉分析中材料可以流動(dòng)

的區(qū)域

剛體是不能夠施加質(zhì)量、慣性軸等特性的，建立剛體后必

須給剛體指定一個(gè)參考點(diǎn)(referencepoint),在加載模塊里對(duì)參

考點(diǎn)施加約束和定義其運(yùn)動(dòng)，對(duì)參考點(diǎn)施加的荷載或運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)

于施加給了整個(gè)剛體。除了剛形體有旋轉(zhuǎn)的情況或者要求繞剛體

中的某一軸的反力矩情況外，參考點(diǎn)的位置并不重要，上述兩種

情況，參考點(diǎn)應(yīng)該位于繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上。在創(chuàng)建部件時(shí)需要指定

部件的類型，一旦建立后就不能更改其類型。對(duì)于形狀簡單的剛

性部件，使用解析剛體可以精確模擬部件的幾何形狀，而且可以

減小計(jì)算代價(jià)，但如果剛性部件的幾何形狀較復(fù)雜，無法用解析

剛體來建模，就需要使用離散剛體。

解析剛體不需要畫網(wǎng)格，離散剛體需要畫網(wǎng)格(邊界由網(wǎng)格

節(jié)點(diǎn)控制)，且要在發(fā)生接觸的部位劃分足夠細(xì)的網(wǎng)格，以保證

不出現(xiàn)大的尖角。

創(chuàng)建剛體的三種方法：1.離散剛體和解析剛體；

"Interaction模塊中的剛體約束和顯示體約束，可以

將變形體變?yōu)閯傮w；3.定義一塊鋼板，其屬性定義彈模無

限大、泊松比無限小，可以模擬剛體。

(5)分區(qū)將部件再細(xì)分為不同的區(qū)域，區(qū)域可以用于創(chuàng)建幾

何集，還可以用于劃分網(wǎng)格，一般在Assembl.y和Mesh模塊創(chuàng)

建可劃分網(wǎng)格的分區(qū)效果更好。

(6)在修改部件幾何形狀時(shí)，盡量修改頂點(diǎn)位置或編輯尺

寸，而不要?jiǎng)?chuàng)建或刪除線段，這樣可以減少對(duì)已定義的部件特

征、集合和面的影響。在修改幾何模型后，必須對(duì)原模型的截面

屬性、面、集合、載荷、邊界條件和約束進(jìn)行全面檢查，以便確

定原模型是否受到影響。

(7)在創(chuàng)建軸對(duì)稱部件時(shí)，ABAQUS/CAE要求旋轉(zhuǎn)軸必須是豎

直方向的輔助線，而且軸對(duì)稱部件的整個(gè)平面圖都要位于旋轉(zhuǎn)軸

的右側(cè)。

(8)ABAQUS/CAE推薦的建模方法是把整個(gè)數(shù)值模型(如材

料、邊界條件、荷載等)都直接定義在幾何模型上，而不是像其

他前處理器那樣定義在單元和節(jié)點(diǎn)上，這樣在修改網(wǎng)格時(shí)不必重

新定義材料和邊界條件等模型參數(shù)。在處理復(fù)雜問題時(shí)，可以先

簡單地劃分粗網(wǎng)格，得到初步的模擬結(jié)果，然后再在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域

細(xì)化網(wǎng)格。

一般先劃分網(wǎng)格，這樣做的好處是，往往在劃分網(wǎng)格的過

程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)部件的幾何模型需要進(jìn)一步修改，例如存在過小的

圓角或線段，導(dǎo)致不必要的細(xì)化網(wǎng)格；而經(jīng)過這些修改后，已經(jīng)

定義好的邊界條件、載荷和接觸等可能變?yōu)闊o效的，需要再重新

定義。

(9)利用Sketch模塊創(chuàng)建獨(dú)立的草圖。該種方法創(chuàng)建的草

圖不與任何的部件相關(guān)聯(lián)，可以保留，作后繼使用。Sketch約

束定義了幾何實(shí)體之間的邏輯關(guān)系，如平行、垂直、切線、一

致、同心等等。

2建立材料特性

(1)輸入材料特性參數(shù)如彈性模量、泊松比等

大多數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)常常是用名義應(yīng)力和名義應(yīng)變的值給出

的。這時(shí)，必須把塑性材料的數(shù)據(jù)從名義應(yīng)力/應(yīng)變的值轉(zhuǎn)換為

真實(shí)應(yīng)力/應(yīng)變的值。當(dāng)應(yīng)變很小時(shí)，真實(shí)值和名義值之間差別

很小，而當(dāng)應(yīng)變很大時(shí)，二者之間就會(huì)有明顯的差別；因此，如

果模擬的應(yīng)變比較大，就一定要向ABAQUS提供合適的應(yīng)力一應(yīng)

變數(shù)據(jù)，這是極為重要的。對(duì)一般多維應(yīng)力狀態(tài)，用屈服準(zhǔn)則確

定應(yīng)力屬于彈性還是彈塑性范圍。

定義截面屬性時(shí)，平面應(yīng)力單元、平面應(yīng)變單元和軸對(duì)稱

單元都應(yīng)該定義為實(shí)體截面屬性(*SOLI黨史ECTION),而不是殼

截面屬性(*SHE1.1.SECTION)o

在進(jìn)行彈塑性分析時(shí)，同樣可以使用分區(qū)的方法，將部件

中重要的、塑性變形較大的區(qū)域定義為彈塑性材料，將不重要

的、幾乎不發(fā)生塑性變形的區(qū)域定義為彈性材料，以便使分析更

容易收斂，縮短計(jì)算時(shí)間。

盡量不要對(duì)塑性材料施加點(diǎn)載荷，而是根據(jù)實(shí)際情況來使

用面載荷或線載荷。如果必須在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上施加點(diǎn)載荷，可以使

用耦合約束來為載荷作用點(diǎn)附近的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)建立剛性連接，這樣

這些節(jié)點(diǎn)就會(huì)共同承擔(dān)點(diǎn)載荷。

材料方向：對(duì)于殼、梁和桁架單元，局部的材料方向總是

隨著變形而轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于實(shí)體單元，僅當(dāng)單元中提供了非默認(rèn)的局

部材料方向時(shí)，它的局部材料方向才隨著變形而轉(zhuǎn)動(dòng)，否則，默

認(rèn)的局部材料方向在整個(gè)分析中將始終保持不變。

(2)建立截面(section)特性,如均質(zhì)的、各項(xiàng)同性、平面

應(yīng)力平面應(yīng)變等等，截面特性管理器依賴于材料參數(shù)管理器

(3)分配截面特性給特征體，把截面特性分配給部件的某一

區(qū)域就表示該區(qū)域已經(jīng)和該截面特性相關(guān)聯(lián)

3模型裝配

在裝配(assembl.e)模塊里首先建立部件實(shí)例

(partinstance),一個(gè)部件實(shí)例可以看作部件的代表，但并不是

原部件的拷貝。實(shí)例一直和原部件保持關(guān)聯(lián)，當(dāng)原部件幾何形狀

發(fā)生變化時(shí)，實(shí)例也發(fā)生相應(yīng)變化。一個(gè)裝配模型可以包含一個(gè)

部件的多個(gè)實(shí)例，在創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)例時(shí)所生成的裝配模型總體坐

標(biāo)系是該裝配模型的一個(gè)實(shí)例。

同一個(gè)部件中所有特征體在裝配模塊中對(duì)該部件建立實(shí)例

時(shí)會(huì)形成一個(gè)整體，選擇該實(shí)例時(shí)，該實(shí)例在裝配之前原部件中

所有特征體都被選擇了。后續(xù)所有模塊的操作對(duì)象就是所生成的

部件實(shí)例，也即裝配模型中的特征體，而不是原來的部件。

對(duì)于各部件的實(shí)例，可以在view菜單

assembl.ydispl.ayoptions選項(xiàng)里選擇instance標(biāo)簽對(duì)現(xiàn)有的

各實(shí)例決定其是否顯示在當(dāng)前視窗中，這一功能對(duì)選擇視窗中的

對(duì)象很有幫助。

(1)部件實(shí)例有獨(dú)立的和非獨(dú)立的兩種，缺省狀態(tài)是非獨(dú)

立實(shí)例。

(2)在交互模塊、加載模塊和單元?jiǎng)澐帜K里操作的對(duì)象

都是裝配模型中各個(gè)部件實(shí)例。

(3)創(chuàng)建了一個(gè)部件實(shí)例后，ABAQUS需要生成一個(gè)裝配體

的總體坐標(biāo)系定位該實(shí)例，該裝配體的總體坐標(biāo)系與部件的總體

坐標(biāo)系是兩個(gè)不同的坐標(biāo)系。創(chuàng)建部件基特征體時(shí)的繪圖

(sketch)坐標(biāo)原點(diǎn)與裝配體的總體坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，并且*y

坐標(biāo)平面和裝配體總體坐標(biāo)系*丫平面平行。創(chuàng)建了第一個(gè)實(shí)例

后，ABAQUS定位該實(shí)例的方法就是將該實(shí)例基特征體的坐標(biāo)原

點(diǎn)(繪制平面草圖的坐標(biāo)原點(diǎn))與裝配體總體坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。

(4)定位各個(gè)部件實(shí)例

常見的定位標(biāo)準(zhǔn)包括：平行面、面對(duì)面、平行邊、邊對(duì)

邊、共軸、點(diǎn)重合、坐標(biāo)系平行、接觸。各定位標(biāo)準(zhǔn)之間互不影

響，可以用新的定位標(biāo)準(zhǔn)替換原定位標(biāo)準(zhǔn)。箭頭指向相同的方

向。

每一個(gè)定位標(biāo)準(zhǔn)都作為裝配模型的特征體而保存，可以在

特征體管理器里進(jìn)行編輯。

(5)集和面

如果當(dāng)前的功能模塊是Assembl.y、Interaction>1.oad

或Mesh(處在為裝配件劃分網(wǎng)格的狀態(tài)下)，則使用主菜單

Tool,s定義的面或集合是屬于整個(gè)裝配間的；而如果當(dāng)前的功

能模塊式Part或Mesh(處在為部件劃分網(wǎng)格的狀態(tài)下)，則使

用主菜單Tool.s定義的面或集合只是屬于此部件，不能在

Assembl.y>Interaction或1.oad功能模塊中使用。因此，創(chuàng)

建集合或面時(shí)，要注意首先選擇正確的功能模塊(恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ?/p>

在需要的模塊中建立集和面)。

在定義約束、邊界條件、載荷、接觸或場變量等模型參數(shù)

時(shí)，都應(yīng)事先定義相應(yīng)的集合和面，并給出容易識(shí)別的名稱，這

樣在建立復(fù)雜模型時(shí)，會(huì)大大降低出錯(cuò)的可能性

1設(shè)置分析步(step)

(1)對(duì)模型施加荷載和邊界條件之前或者定義模型的接觸

問題之前，必須定義不同的分析步驟。然后可以指定在哪一步施

加荷載，在哪一步施加邊界條件，哪一步確定相互關(guān)聯(lián)。

⑵CAE缺省地創(chuàng)建初始步(initial.)

分析步創(chuàng)建完成后會(huì)自動(dòng)生成輸出結(jié)果管理器

(3)輸出結(jié)果要求

ABAQUS求解器通常計(jì)算每一個(gè)增量步的許多變量值，而往

往我們只對(duì)其中某一小部分計(jì)算數(shù)據(jù)

感興趣，軟件提供了指定要輸出到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的某

些變量結(jié)果的功能。輸出要求包括以下一些

信息：

(a)所需要的變量或者變量分量；

(b)模型中某一特定區(qū)域和積分點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果；

(c)寫到計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)庫中各變量值的寫入頻率；

建立了第一分析步后，CAE缺省地選擇和相應(yīng)的分析過程中

輸出變量集。缺省的情況下，CAE輸出模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)或積分點(diǎn)

的計(jì)算值。

在一般分析步中，載荷必須以總量而不是以增量的形式給

定。例如，如果在分析步1中有一個(gè)10kN的集中載荷，而在分

析步2中此載荷變?yōu)?0kN,那么在這兩個(gè)分析步中，對(duì)載荷的

定義應(yīng)該分別是10kN和40kN,而不是10kN和30kNo

?場變量輸出(邑64)和歷程輸出(history)

3)場變量輸出：

在通常情況下，用于繪制模型的變形、云圖和*-丫圖，由于

ABAQUS生成的實(shí)時(shí)輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫文件都很大，因此可以通過

修改輸出要求來限制結(jié)果數(shù)據(jù)庫的大小。

(b)歷程輸出：

ABAQYUS對(duì)模型中指定點(diǎn)產(chǎn)生歷程輸出數(shù)據(jù)。使用后處理模

塊在*丫坐標(biāo)系中查看歷史輸出結(jié)果。結(jié)果的輸出頻率依賴于如

何使用計(jì)算生成的各種數(shù)據(jù)，輸出頻率可以很高?？梢越v史

輸出要求，通過該要求限制歷史輸出頻率。在建立歷史輸出要求

時(shí)可以指定某一個(gè)獨(dú)立的變量寫入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫。

?通用分析步(general,step)和線性攝動(dòng)分析步

(1.inearperturbationstep)

分析步包括通用步和線性攝動(dòng)步兩大類，當(dāng)在已有的分析

步中插入新的通用分析步或者線性攝動(dòng)分析步時(shí)，其上一個(gè)分析

步相應(yīng)的輸出結(jié)果要求會(huì)自動(dòng)傳遞給該分析步。如果刪除一個(gè)分

析步，相應(yīng)的結(jié)果輸出要求以及其后由該步傳遞的各分析步的輸

出結(jié)果要求都將被刪除。如果某一個(gè)分析步?jīng)]有相應(yīng)的結(jié)果輸出

要求，在計(jì)算模塊(job)里生成輸入文件時(shí)將會(huì)給出警告。

(1)通用分析步

定義的是一個(gè)接一個(gè)順序的分析流程，可以用于線性和非

線性分析，主要有以下類型:

-static,general.使用ABAQUS/standard進(jìn)行靜力分析

-dynamics,impl.icit使用ABAQUS/standard進(jìn)行隱式動(dòng)力

分析

-dynamics,e*pl.icit使用ABAQUS/e*pl.icit進(jìn)行顯式動(dòng)

態(tài)分析

（2）線性攝動(dòng)分析

分析“基礎(chǔ)狀態(tài)”基礎(chǔ)上的線性響應(yīng)，而基礎(chǔ)狀態(tài)是前溯

最近的general,step（通用分析步），下一個(gè)分析步和

1.inearperturbationsteps是沒有關(guān)系的。只能用于分析線性

問題，在ABAQUS/e*pl.icit不能用線性攝動(dòng)分析，以下類型總

是采用線性攝動(dòng)分析步：

-responsespectrum反應(yīng)譜分析

-steady-statedynamic諧波激勵(lì)穩(wěn)態(tài)動(dòng)力分析

線性分析是基狀態(tài)（初始構(gòu)型或當(dāng)前構(gòu)型）的線性攝動(dòng)，

基狀態(tài)之前的響應(yīng)可以是非線性的。但是，模型必須是靜態(tài)平衡

的（在進(jìn)行線性攝動(dòng)分析之前，只有先利用*STATIC分析步達(dá)到

靜力平衡，才可以應(yīng)用DYNAMIC選項(xiàng)）。在攝動(dòng)分析步之后，可

以繼續(xù)進(jìn)行非線性分析步。在Abaqus/E*pl.icit中，只有通用

分析步。

?時(shí)間增量步的設(shè)置

(1)增量步的類型：

ABAQUS/Standard使用Newton-Raphson算法來求解非線性

問題，把所有載荷按一定的要求分成若干載荷步step,每一步

step根據(jù)ABAQUS自動(dòng)載荷增量，分成若干增量increments,每

一增量施加一定的載荷，然后每一增量通過若干迭代步

iteration進(jìn)行迭代，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，迭代結(jié)束，完成一個(gè)

增量。當(dāng)所有的增量都完成后，計(jì)算結(jié)束，所有增量響應(yīng)的總和

就是非線性分析的近似解；反之，計(jì)算可能出現(xiàn)發(fā)散。這時(shí)，可

以通過采用多鐘方法(如調(diào)整放大質(zhì)量系數(shù)，單元網(wǎng)格優(yōu)化等)

調(diào)整增量大小，使計(jì)算繼續(xù)進(jìn)行。

ABAQUS/E*pl.icit在求解非線性問題時(shí)不需要進(jìn)行迭代，

而是顯示地從上一個(gè)增量步的靜力學(xué)狀態(tài)來推出動(dòng)力學(xué)平衡方程

的解。ABAQUS/E*pl.icit的求解過程需要大量的增量步，但由

于不進(jìn)行迭代，也不需要求解全體方程組，其每個(gè)增量步的計(jì)算

成本很小，可以很高效地求解復(fù)雜的非線性問題。

Automatic即增量步的大小由ABAQUS自動(dòng)控制，根據(jù)分析

結(jié)果的收斂情況自動(dòng)增大或減小增量步。在默認(rèn)情況下，如果經(jīng)

過16次迭代的解仍不能收斂或者結(jié)果顯示出發(fā)散，

ABAQUS/Standard就放棄當(dāng)前增量步，并將增量步的值設(shè)置為原

來值的25%,重新開始計(jì)算。利用比較小的載荷增量來嘗試找到

收斂的解答。若此增量仍不能使其收斂，ABAQUS/Standard將再

次減小增量步的值。在中止分析之前，

ABAQUS/Standard默認(rèn)地允許至多5次減小增量步的值。如

果連續(xù)兩個(gè)增量步都只需少于5次的迭代就可以得到收斂解，

ABAQUS/Standard會(huì)自動(dòng)地將增量步的值提高50%o

(2)允許的增量步最大數(shù)目：100,即如果經(jīng)過100個(gè)增量

步后結(jié)果還不收斂，則分析中止。

(3)初始增量步大?。?.1。用戶只需在每個(gè)分析步模擬中

給出第1個(gè)增量步的值，然后,ABAQUS/Standard自動(dòng)地調(diào)整后續(xù)

增量步的值。對(duì)于簡單的問題，可以直接令初始增量步等于分析

步時(shí)間(例如令初始增量步等1)。對(duì)于復(fù)雜的非線性問題(例

如模型中有復(fù)雜的接觸或大的塑性變形)，ABAQUS/Standard不

得不反復(fù)減小增量步，從而導(dǎo)致占用了CPU時(shí)間以及甚至不能收

斂，可以嘗試減小初始增量步。

(4)允許的最小增量步：10-5允許的最大增量步：1

(5)在靜態(tài)分析中，如果模型中不包含阻尼或與速率相關(guān)

的材料性，“時(shí)間”就沒有實(shí)際的物理意義。方便起見，一般都

把分析步時(shí)間設(shè)為默認(rèn)的1。

(6)對(duì)于復(fù)雜的三維問題，如果出現(xiàn)收斂困難，可以使用

額外的分析步和邊界條件，將荷載逐步施加到模型上。即在接觸

分析中，如果在第一個(gè)分析步中就把全部載荷施加到模型上，有

可能分析無法收斂，建議先定義一個(gè)只有很小載荷（或位移）的

分析步，讓接觸關(guān)系平穩(wěn)地建立起來，然后在下一個(gè)分析步中再

施加真實(shí)的載荷。這樣雖然分析步的數(shù)目增多了，但減小了收斂

的困難，計(jì)算時(shí)間可能反而會(huì)縮短。

?設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格

分析鍛壓、拉拔和軋制等大變形問題時(shí)，模型的幾何形狀

發(fā)生顯著變化，網(wǎng)格會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲變形，

導(dǎo)致分析精度下降，穩(wěn)定步長縮短，甚至無法達(dá)到收斂。

ABAQUS的自適應(yīng)網(wǎng)格功能允許單元網(wǎng)格獨(dú)立于材料移動(dòng)，從而

在大變形分析過程中也能始終保證高質(zhì)置的網(wǎng)格。

自適應(yīng)網(wǎng)格主要用于ABAQUS/E*pl.icit,以及

ABAQUS/Standard中的表面磨損過程模擬。在一般的

ABAQUS/Standard分析中盡管也可以設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格，但不會(huì)起

到明顯的作用。

點(diǎn)擊Step功能模塊的主菜單Othei---

AdaptiveMeshDomain可以設(shè)定自適應(yīng)網(wǎng)格的有效區(qū)域，點(diǎn)擊主

菜單Other---AdaptiveMeshContro1.s可以設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格的

參數(shù)。ABAQUS的自適應(yīng)網(wǎng)格不改變網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（單元和連

接關(guān)系），它結(jié)合了純拉格朗日分析（網(wǎng)格跟隨材料終動(dòng)）和歐

拉分析（網(wǎng)格位置固定，材料在網(wǎng)格中流動(dòng)），被稱為“任意拉

格朗日-歐拉(A1.E)分析“。它通常比純拉格朗日分析更有

效、更精確和更穩(wěn)定。

對(duì)于ABAQUS/Standard的通用分析步，可以點(diǎn)擊Step功能

模塊的主菜單Other―General.Sol.utionControl.s來控制收斂

算法和時(shí)間積分精度。對(duì)于靜力問題的通用分析步和線性攝動(dòng)分

析步，以及穩(wěn)態(tài)傳熱問題，可以點(diǎn)擊主菜單

Other->Sol.verControl.s來控制迭代線性方程求解器的參數(shù)。

?設(shè)定幾何非線性(Nl.geom)

進(jìn)行彈塑性分析時(shí)，如果模型的位移較大，則設(shè)定幾何非

線性為on。當(dāng)然彈塑性分析中并不一定要考慮幾何非線性，幾

何非線性的含義是位移的大小對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)發(fā)生影響，例如大位

移、大轉(zhuǎn)動(dòng)、初始應(yīng)力、幾何剛性化和突然翻轉(zhuǎn)等。

?分析控制

?為Abaqus/E*pl.icit分析定義自適應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域和自適應(yīng)

網(wǎng)格控制。

?為接觸問題定制求解控制。

選定擇一監(jiān)解控制，，用由制度？口儂中的收斂控制參數(shù)

和時(shí)間積分精度算法。

2

在分析過程中，可以有效的顯示求解歷程，為求解過程提

供簡單的指示。選定某個(gè)自由度，指示當(dāng)前建的立交如互作用

「過程匿觸選定約拱束結(jié)構(gòu)的中點(diǎn)。

3

ABAQUS/CAE中的接觸分析主要包括以下建模步驟：

1）在Interaction功能模塊、Assembl.y功能模塊或

1.oad功能模塊中定義各個(gè)接觸面。

2）在Interaction功能模塊中定義接觸屬性（包括法向接

觸屬性和切向的摩擦屬性）。

3）在Interaction功能模塊中定義接觸（包括主面、從

面、滑動(dòng)公式、從面位置調(diào)整、接觸屬性、接觸面距離和接觸控

制等）。

4）在Load功能模塊中定義邊界條件，保證消除模型的剛

體位移。

在Interaction功能模塊中，主要可以定義模型的以下相

互作用：

（1）主菜單Interaction定義模型的各部分之間或模型與

外部環(huán)境之間的力學(xué)或熱相互作用，例如接觸、彈性地基、熱輻

射等。

(2)主菜單Constraint定義模型各部分之間的約束關(guān)

系。

(3)主菜單Connector定義模型中的兩點(diǎn)之間或模型與地

面之間的連接單元，用來模擬固定連接、較

接、恒定速度連接、止動(dòng)裝置、內(nèi)摩擦、失效條件和鎖定

裝置等。

(4)主菜單Special.—Inertia定義慣量(包括點(diǎn)質(zhì)量/

慣量、非結(jié)構(gòu)質(zhì)量和熱容)。

⑸主菜單Special.—Crack定義裂紋。

(6)主菜單Special.■—Springs/Dashpots定義模型中的

兩點(diǎn)之間或模型與地面之間的彈簧和阻尼器。

⑺主菜單Tool,s常用的菜單項(xiàng)包括Set(集合)、Surface

(面)和Ampl.itude(幅值)等。

接觸

接觸分析中的關(guān)鍵問題是定義接觸屬性、接觸面和接觸關(guān)

系。

即使兩個(gè)實(shí)體之間或一個(gè)裝配件的兩個(gè)區(qū)域之間在空間位

置上是互相接觸的，ABAQUS/CAE也不會(huì)自動(dòng)認(rèn)為它們之間存在

著接觸關(guān)系，需要使用Interaction模塊中的主菜單

Interaction來定義這種接觸關(guān)系。相互作用與分析步有關(guān)，必

須規(guī)定相互作用是在哪些分析步中起作用。

在必要的時(shí)候，利用接觸管理器激活/不激活接觸，以分析

其區(qū)別。

在三維模型中可以使用自動(dòng)約束探測快捷方便地定義接觸

和綁定約束。

接觸對(duì)中的si.avesurface應(yīng)該是材料較軟，網(wǎng)格較細(xì)的

面。

接觸面之間有微小的距離，定義接觸時(shí)要設(shè)定“人~上攻上

位置誤差限度“此誤差限度要大于兩觸面之間的距離，否則

ABAQUS會(huì)認(rèn)為個(gè)面沒有接觸。由于模型中存在數(shù)值誤差，所以

一般要設(shè)置這個(gè)位置誤差限度(0.02)o

小滑移問題的接觸壓強(qiáng)總是根據(jù)未變形時(shí)的接觸面積來計(jì)

算的，有限滑移問題的接觸壓強(qiáng)則是根據(jù)變化的接觸面積來計(jì)

算。

如果模型中有塑性材料，或分析過程中會(huì)發(fā)生很大的位移

或局部變形，或施加載荷后會(huì)使接觸狀態(tài)發(fā)生很大的變化，則應(yīng)

設(shè)置較小的初始時(shí)間增量步。

在對(duì)分析步的定義中可以使用下面關(guān)鍵詞*CONTACTPRINT將

接觸信息輸出到DAT文件（ABAQUS/CAE不支持）。CPRESS和

CFN的區(qū)別是：CPRESS是從面各個(gè)節(jié)點(diǎn)上各自的接觸壓強(qiáng)，而

CFN代表接觸面所有節(jié)點(diǎn)接觸力的合力，它包含四個(gè)變量：

CFNM、CFN1、CFN2和CFN3。接觸面所有節(jié)點(diǎn)在垂直于接觸面方

向上接觸力的合力稱為法向接觸力。如果接觸面是曲面，就無法

由CFN直接得到法向接觸力，這時(shí)可以通過各個(gè)從面節(jié)點(diǎn)的

CPRESS來計(jì)算法向接觸力

法向接觸力;從面上所有節(jié)點(diǎn)的CPRESS之和*從面的面積/

從面上的節(jié)點(diǎn)數(shù)

摩擦力二法向接觸力*摩擦系數(shù)

利用MSG文件可以查看分析迭代的詳細(xì)過程，從面節(jié)點(diǎn)有

開放和閉合兩種接觸狀態(tài)。如果在一次迭代中節(jié)點(diǎn)的接觸狀態(tài)發(fā)

生了變化，稱為“嚴(yán)重不連續(xù)迭代（SDI）"o如果分析能夠收

斂，每次嚴(yán)重不連續(xù)迭代中Cl.OSURES和OPENINGS的數(shù)目會(huì)逐

漸減少，最終所有從面節(jié)點(diǎn)的接觸狀態(tài)都不再發(fā)生變化，就進(jìn)入

平衡迭代，直至收斂。如果Cl.OSURES和OPENINGS的數(shù)目逐漸

減少，但最終不斷重復(fù)出現(xiàn)“0C1.OSURES,1OPENINGS”和

/CLOSURES,OOPENINGS”（此處的數(shù)字也可以大于1）,即

所謂“振顫”。如果Cl.OSURES和OPENINGS的數(shù)目逐漸減少，

但減小的速度很慢，達(dá)到第12次嚴(yán)重不連續(xù)迭代后，ABAQUS就

自動(dòng)減小增量步長，重新開始迭代。如果增大這個(gè)最大次數(shù)，允

許ABAQUS多進(jìn)行幾次迭代，就有可能達(dá)到收斂。操作方法：進(jìn)

入Step模塊，主菜單

OtherfGeneral.Sol.utionControl.sfEdit,選擇相應(yīng)的分析步，

點(diǎn)擊Continue,選中Specify,點(diǎn)擊TimeIncrementation標(biāo)簽

頁，點(diǎn)擊第一個(gè)More,把Is由默認(rèn)的12改為適當(dāng)?shù)闹担缓簏c(diǎn)

擊0K。

如果希望在MSG文件中看到更詳細(xì)的接觸分析信息，可以在

Step模塊中選擇菜單OutputfDiagnosticPrint然后選中

Contacto其相應(yīng)的關(guān)鍵詞是*PRINT,CONTACT=YES)定義主面和

從面的一般規(guī)則為：

(1)選取剛度大的面作為主面。這里的“剛度”指材料特

性和結(jié)構(gòu)剛度。解析面或由剛性單元構(gòu)成的面必須作為主面，從

面則必須是柔體上的面(可以是施加了剛性約束的柔體)。

(2)若兩接觸面剛度相似，則選取粗糙網(wǎng)格的面作為主

面。

(3)如果能使兩接觸面的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置一一對(duì)應(yīng)，則能使

結(jié)果更精確。

(4)主面必須是連續(xù)的，由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的面不能作為主面。

如果是有限滑移，主面在發(fā)生接觸的部位必須是光滑的，即不能

有尖角。

（5）若主面在發(fā)生接觸的部位存在尖銳的凹角或凸角，應(yīng)

該在此尖角處把主面分為兩部分來分別定義，即定義為兩個(gè)面。

對(duì)于有單元構(gòu)成的主面，ABAQUS會(huì)自動(dòng)進(jìn)行平滑處理。

（6）若是有限滑移，則在整個(gè)分析過程中，都盡量不要讓

從面節(jié)點(diǎn)落到主面之外（尤其不要落在主面的背面），否則容易

出現(xiàn)收斂問題。

（7）一對(duì)接觸面的法線方向應(yīng)該相反，都指向?qū)嶓w的外

部。一般來說，對(duì)于三維柔性實(shí)體，ABAQUS會(huì)自動(dòng)選擇正確的

法線方向，而在使用梁單元、殼單元、膜單元、燈架單元或剛體

單元來定義接觸面時(shí)，用戶往往需要自己制訂法線方向，就容易

出現(xiàn)錯(cuò)誤。

解決接觸分析中的收斂問題：

（1）檢查接觸關(guān)系、邊界條件和約束。

（2）消除剛體位移（Numerical.Singul.arity（數(shù)值奇

異），有些情況下，還會(huì)顯示NegativeEigenval.ue（負(fù)特征

值）警告信息）。

（3）一般來說，如果從面上有90°的圓角，建議在此圓角

處至少劃分10個(gè)單元。

（4）如果接觸屬性為“硬接觸”應(yīng)盡可能使用六面體一階

單元（C3D8）o如果無法劃分六面體單元網(wǎng)格，可以使用修正的

四面體二次單元（C3D10M）o

（5）避免過約束，即節(jié)點(diǎn)的某個(gè)自由度上同時(shí)定義了兩個(gè)

以上的約束條件?？赡茉斐蛇^約束的因素有：（a）接觸：從面

節(jié)點(diǎn)會(huì)受到沿主面法線方向的約束；（b）邊界條件；（c）連接

單元；（d）子模型邊界；（e）各種約束。

（6）摩擦系數(shù)越大，接觸分析就越不容易達(dá)到收斂。

約束.

在ABAQUS/CAE的Assembl.y功能模塊、1.oad功能模塊和

Interaction功能模塊中都有“約束”的概念，它們分別有不同

的含義。在Assembl.y功能模塊中，主菜單Constraint（約

束）的作用是定義各個(gè)實(shí)體間的相互位置關(guān)系，從而確定它們?cè)?/p>

裝配件中的初始位置。在Load功能模塊中，主菜單BC的作用

是定義邊界條件，消除模型的剛體位移。在Interaction功能模

塊中，主菜單Constraint（約束）的作用是定義模型各部分的

自由度之間的約束關(guān)系，具體包括以下類型。

（1）Tie（綁定約束）模型中的兩個(gè)面被牢固地粘結(jié)在一

起，在分析過程中不再分開。被綁定的兩個(gè)面可以有不同的幾何

形狀和網(wǎng)格。

⑵RigidBody（剛體約束）在模型的某個(gè)區(qū)域和一個(gè)參考點(diǎn)

之間建立剛性連接，此區(qū)域變?yōu)橐粋€(gè)剛體，各節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位

置在分析過程中保持不變（為整個(gè)實(shí)體施加剛體約束時(shí)，無論實(shí)

體的類型是Sol.id、Shel.1.或Wire,都應(yīng)將剛體約束施加在實(shí)

體的單元上，即選擇Body（el.ements））。

⑶Displ.ayBody（顯示體約束）與RigidBody類似，受到

此約束的實(shí)體只用于圖形顯示，而不參與分析過程。

*剛體約束和顯示體約束本質(zhì)上是一樣的，其共同優(yōu)點(diǎn)是只

要去掉約束，部件就恢復(fù)成柔體，可以進(jìn)行多柔體分析。

（4）Coupl.ing（耦合約束）在模型的某個(gè)區(qū)域和參考點(diǎn)

之間建立約束。

1）KinematicCoupl.ing（運(yùn)動(dòng)耦合）：即在此區(qū)域的各節(jié)

點(diǎn)與參考點(diǎn)之間建立一種運(yùn)動(dòng)上的約束關(guān)系。

2）DistributingCoup1.ing（分布耦合）：也是在此區(qū)域

的各節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)之間建立一種約束關(guān)系，但是對(duì)此區(qū)域上各節(jié)

點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了加權(quán)平均處理，使此區(qū)域上受到的合力和合力矩

與施加在參考點(diǎn)上的力和力矩相等效。換言之，分布耦合允許面

上的各部分之間發(fā)生相對(duì)變形，比運(yùn)動(dòng)耦合中的面更柔軟。.

（5）Shel.1.-to-Sol.idCoupl.ing（殼體-實(shí)心體約束）在板

殼的邊和相鄰實(shí)心體的面之間建立約束。

（6）EmbeddedRegion（嵌入?yún)^(qū)域約束）模型的一個(gè)區(qū)域鑲

嵌在另一個(gè)區(qū)域中。

⑺Equation（方程約束）用一個(gè)方程來定義幾個(gè)區(qū)域的自

由度之間的相互關(guān)系。

?連接

ABAQUS模擬多體系統(tǒng)的基本思路是：使用2節(jié)點(diǎn)的連接單

元在模型各部分之間建立連接，并通過定義連接屬性來描述各部

分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系。

連接點(diǎn)可以是模型中的參考點(diǎn)、網(wǎng)格實(shí)體的節(jié)點(diǎn)、幾何實(shí)

體的頂點(diǎn)或地面。應(yīng)盡量選擇參考點(diǎn)作為連接單元的連接點(diǎn)，而

不要直接使用Sol.id實(shí)體的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榫哂行D(zhuǎn)屬性的連接單

元會(huì)激活Sol.id實(shí)體節(jié)點(diǎn)上的旋轉(zhuǎn)自由度，如果這些旋轉(zhuǎn)自由

度沒有得到充分的約束，就會(huì)造成收斂問題。

連接單元的作用不僅僅是在兩個(gè)連接點(diǎn)之間施加運(yùn)動(dòng)約

束，它還有另外一個(gè)重要的作用：度量兩個(gè)連接點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、

力和力矩。

在多體分析中，如果連接屬性或邊界條件選擇不正確，很

容易出現(xiàn)過約束。如果ABAQUS無法自動(dòng)解決過約束問題，則可

能出現(xiàn)以下結(jié)果：（1）分析過程無法達(dá)到收斂；（2）雖然能夠

達(dá)到收斂，但出現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常數(shù)量級(jí)的剛體位移；（3）雖然

能夠達(dá)到收斂，位移結(jié)果也正確，但某個(gè)連接單元反作用力或力

矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)有的值。出現(xiàn)過約束時(shí)，在MSG文件中會(huì)顯示

OverconstraintCheck和ZeroPivot等警告信息。提示：

ABAQUS/E*pl.icit不會(huì)顯示ZeroPivot等警告信息，因此在進(jìn)

行顯示分析前，應(yīng)首先使用ABAQUS/Standard進(jìn)行分析，確保模

型中沒有過約束。

一個(gè)正確的多體分析模型應(yīng)滿足如下關(guān)系：

實(shí)體總數(shù)*6=位移邊界條件所約束的自由度總數(shù)+連接單元

中受約束的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分量總數(shù)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)不一定要在連接

單元的連接點(diǎn)所在的位置上，只要坐標(biāo)軸的方向正確即可。

?過約束

msg文件中出現(xiàn)zeropivot說明ABAQUS無法自動(dòng)解決過約

束問題，例如在樁底部的最外一圈節(jié)點(diǎn)上即定義了tie,又定義

了contact,出現(xiàn)過約束。解決方法是在選擇tie或contact的

si.avesurface時(shí)，將類型設(shè)為noderegion,然后選擇區(qū)域時(shí)不

要包含這一圈節(jié)點(diǎn)。

,建立交互作用特性

4

交互作用是用來建立模型中接觸表面或相距很近的表面之

間力學(xué)關(guān)系的對(duì)象?？梢越⒁幌盗薪换プ饔锰匦裕徒换プ?/p>

用相互獨(dú)立，每個(gè)交互作用都可以被分配到交互作用特性。交互

作用特性共有三種：接觸特性(contact)、膜條件特性

(fil.econdition)、激勵(lì)和傳導(dǎo)特性(actuator/sensor)

接觸交互作用特性可以是切向接觸和法向接觸，接觸面間

可以是有摩擦、無摩擦和阻尼接觸，還可以相互間分離。接觸交

互作用特性中通常包含阻尼、熱傳導(dǎo)、熱輻射、摩擦生熱等信

息。接觸交互作用特性可以被通用接觸、面對(duì)面接觸或自我接觸

等交互作用引用。

膜條件交互作用特性定義膜層傳熱系數(shù)為溫度的函數(shù)。膜

條件特性只能被膜條件交互作用引用。

施加邊界條件和荷載

實(shí)體單元(sol.idel.ement)只有平動(dòng)自由度，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自

由度，所以施加邊界條件時(shí)只需約束起平動(dòng)自由度即可。對(duì)于分

析剛體來說，約束只能施加給分析剛體的參考點(diǎn)。缺省的情況

下，ABAQUS將邊界條件傳遞給其后的每一個(gè)分析步。對(duì)每一個(gè)

分析步中的邊界條件可以進(jìn)行編輯和修改。

指定載荷和邊界條件可以隨著時(shí)間相關(guān)的幅值定義變化，

而且幅值定義既可以參考分析步時(shí)間也可以參考總時(shí)間。默認(rèn)情

況下，一般靜態(tài)分析步中使用斜坡幅值曲線(0+1)。在一般分析

步中，載荷必須以總量而不是以增量的形式給定。

，荷載

1)ConcentratedForce：施加在節(jié)點(diǎn)或幾何實(shí)體頂點(diǎn)上的集

中力，表示為力在三個(gè)方向上的分量。

2)Moment：施加在節(jié)點(diǎn)或幾何實(shí)體頂點(diǎn)上的彎矩，表示為

力矩在三個(gè)方向上的分量。

3)Pressure：單位面積荷載(荷載的方向總是與面或邊垂直

正值為壓力，負(fù)值為拉力)。

4)Shel.l.Edgel.oad：施加在板殼邊上的力或彎矩。

5)SurfaceTraction：施加在面上的單位面積荷載，可以是

剪力或任意方向上的力，通過一個(gè)向量來描述力的方向。

6)PipePressure：施加在管子內(nèi)部或外部的壓強(qiáng)。

7)BodyForce：單位體積上的體力。

8)1.inel.oad：施加在梁上的單位長度線荷載。

9)Gravity：以固定方向施加在整個(gè)模型上的均勻加速度，

例如重力；ABAQUS根據(jù)此加速度和材料屬性中的密度來計(jì)算相

應(yīng)的荷載。

10)Bol.tl.oad：螺栓或緊固件上的緊固力，或其長度的變

化。

11)General.izedPl.aneStrain：廣義平面應(yīng)變荷載，它施

加在由廣義平面應(yīng)變單元所構(gòu)成區(qū)域的參考點(diǎn)上。

12)Rotational,bodyforce：由于模型的旋轉(zhuǎn)造成的體力，

需要指定角速度或角加速度，以及旋轉(zhuǎn)軸。

13）ConnectorForce：施加在連接單元上的力。

14）ConnectorMoment：施加在連接單元上的彎矩。

15）溫度和電場變量

?邊界條件

使用主菜中BC可以定義以下類型的邊界條件：（約束）對(duì)稱

/反對(duì)稱/固支、（施加或約束）位移/轉(zhuǎn)角、速度/角速度、加速度

/角加速度、連接單元位移/速度/加速度、溫度、聲音壓力、孔

隙壓力、電勢、質(zhì)量集中。

*SYMM：對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸1垂直的平面，

即Ul=UR2=UR3=0；

YSYMM：對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸2垂直的平面，

即U2=UR1=UR3=O；

ZSYMM：對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸3垂直的平面，

即U3=UR1=UR2=O；

*ASYMM：反對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸1垂直的平

面，即U2=U3=UR1=O；

YASYMM：反對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸2垂直的平

面，BPUl=U3=UR2=0；

ZASYMM：反對(duì)稱邊界條件，對(duì)稱面為與坐標(biāo)軸3垂直的平

面，即Ul=U2=UR3=0；

PINNED：約束所有平移自由度，即Ul=U2=U3=0；

ENCASTRE：約束所有自由度（固支邊界條件），即

U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=O.

在邊界條件中給出的位移值是相對(duì)于模型初始狀態(tài)的絕對(duì)

位移值，而不是當(dāng)前分析步中的增量值。

-場變量和荷載狀況

使用主菜單Fiel.d可以定義場變量（包括初始速度場和溫

度場變量）。有些場變量與分析步有關(guān)，也有些僅僅作用于分析

的開始階段。使用主菜單LoadCase可以定義荷載狀況，荷載狀

況由一系列的荷載和邊界條件組成，用于靜力攝動(dòng)分析和穩(wěn)態(tài)動(dòng)

力分析。

6網(wǎng)格劃分6

什么是網(wǎng)格？物理部件模型的幾何近似，包含許多幾何上

簡單的節(jié)點(diǎn)和單元的離散幾何體。

（1）進(jìn)入單元?jiǎng)澐帜K后，ABAQUS的顏色代表該模型中不

同區(qū)域適合用哪種方法就行單元?jiǎng)澐?。綠色表示可以采用結(jié)構(gòu)法

劃分，黃色表示可以用掃掠法劃分，橙色表示該區(qū)域不能用缺省

的單元（實(shí)體單元缺省的單元為六面體單元he*ahedral.）形狀

進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，必須?duì)該區(qū)域進(jìn)行分解后才能用缺省的單元形狀

進(jìn)行單元?jiǎng)澐帧．?dāng)然，可以采用四面體單元(tetrahedral.)利

用自由網(wǎng)格技術(shù)對(duì)任何形狀的模型區(qū)域進(jìn)行單元?jiǎng)澐帧?/p>

?自由劃分：可以應(yīng)用到任意平面和曲面

-結(jié)構(gòu)劃分：結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分通常給出了對(duì)網(wǎng)格的最大的

控制

-掃掠劃分：在源面中，相鄰面之間的二面角不能和180。

相差太遠(yuǎn)。

?虛擬拓?fù)洌涸谀承┣闆r下，裝配件的部件實(shí)例可能包含

一些小的細(xì)節(jié)，比如表面和邊。虛擬拓?fù)淇梢院雎赃@些不重要的

細(xì)節(jié)。

如果部件實(shí)例中包含虛擬拓?fù)?，那么它只能使用以下單?/p>

通過自由網(wǎng)格技術(shù)劃分網(wǎng)格：

?自由網(wǎng)格：三角形和四面體單元、用波前法劃分的四邊

形為四邊形為主單元網(wǎng)格

?掃略網(wǎng)格：六面體或者楔形單元

?映射網(wǎng)格：四邊形，三角形，或者六面體單元

(2)分解模型(partition)

可以對(duì)模型中的邊(訶86)、面(face)和體(cel.1.)

進(jìn)行分解。用來將邊、面、體分解成更小部分的點(diǎn)、邊、面都成

為模型中的特征體，這些特征體和其他特征體一樣可以在特征體

管理器中查看。(如：將一個(gè)體分解成兩部分需要用一個(gè)面將體

切割成兩部分，這個(gè)面就成了模型中一個(gè)新的特征體。)。

有五種分割特征體可以將一個(gè)特征體分解：定義切割面

(definecuttingpl.ane)、使用基準(zhǔn)平面

(usedatumpl.ane)、延伸平面(e*tendedface)、擠壓或旋轉(zhuǎn)

邊(e*trude/sweepedges)、N-sidedpatcho

一次分解操作僅僅只是將被分解的對(duì)象分解成兩部分，并

不能改變被分解對(duì)象所在特征體(部件實(shí)例)的整體性。不能對(duì)

剛體進(jìn)行單元?jiǎng)澐帧?/p>

(3)設(shè)置網(wǎng)格種子

選擇Seedpart或SeedEdge

-設(shè)置全局種子

-設(shè)置邊上的種子

邊上的種子無約束圓圈

邊上的種子受部分約束三角形

邊上的種子受完全約束方形

對(duì)于可以用掃掠方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域，邊的網(wǎng)格種子

從選定的邊到匹配邊自動(dòng)傳播，由分區(qū)創(chuàng)建的新邊自動(dòng)繼承總體

網(wǎng)格種子。

（4）單元?jiǎng)澐挚刂?/p>

在Assignmeshcontrol.中指定單元?jiǎng)澐址椒ǎńY(jié)構(gòu)劃分法

（51皿教口牌4）、自由劃分法free）、掃掠法（sweep）等

等）。操作的對(duì)象是被分解后的邊、面、和體，可以對(duì)同一實(shí)例

（裝配模型的特征體）分解后產(chǎn)生的不同邊、面、體分別采用不

同的單元?jiǎng)澐址椒ǎ付ú煌膯卧愋汀?/p>

在Assignel.ementtype中指定單元類型（六面體單元、四

面體單元等等），選擇單元庫（standard、e*pl.icit）、確定

線性單元（Linear）或者二次單元（quadratic）、確定這兩種

單元的特性：雜交元（hybridformul.ation）、縮減積分

（reducedintegration）、非協(xié)調(diào)單元模式

（incompatibl.emodes）。

1）單元形狀二維問題a）Quad：網(wǎng)格中完全使用四邊形單

o

b）Quad-dominated：網(wǎng)格中主要使用四邊形單元，但在過

渡區(qū)域允許出現(xiàn)三角形單元，更容易實(shí)現(xiàn)從粗網(wǎng)格向細(xì)網(wǎng)格過

渡。

c）Tri：網(wǎng)格中完全使用三角形單元。

三維問題

a）He*：網(wǎng)格中完全使用六面體單元。

b）He*-dominated：網(wǎng)格中主要使用六面體單元，但在過

渡區(qū)域允許出現(xiàn)鍥形（三棱柱）單元。

c）Tet網(wǎng)格中完全使用四面體單元。

d）Wedge：網(wǎng)格中完全使用楔形單元。

Quad單元（二維）和He*單元（三維）可以用較小的計(jì)算

代價(jià)得到較高的精度。自由網(wǎng)格采用Tri單元（二維）和Tet單

元（三維），一般應(yīng)選擇帶內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的二次單元來保證精度。結(jié)

構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格一般采用quad單元（二維單元）和he*單

元（三維），分析精度較高，因此在劃分單元時(shí)選擇后兩種。

2）三維實(shí)體單元類型a）節(jié)點(diǎn)數(shù)目和插值階數(shù)

-線性（Linear）單元又稱一階單元，僅在單元的角點(diǎn)處

布置節(jié)點(diǎn)，在各方向都采用線性插值；

-二次（quadratic）單元又稱二階單元，在每條邊上有中

間節(jié)點(diǎn)，采用二次插值；

-修正的（modified）二次單元只有Tri或Tet單元才有這

種類型，即在每條邊上有中間節(jié)點(diǎn)，并采用修正的二次插值

b）連續(xù)體單元

ABAQUS/Standard的連續(xù)體單元庫包括二維和三維的線性單

元和二次單元，分別可以采用完全積分或減縮積分，另外還有修

正的二次Tri和Tet單元，以及非協(xié)調(diào)模式單元和雜交單元。

ABAQUS/E*pl.icit的連續(xù)體單元庫包括二維和三維的線性

減縮積分單元，以及修正的二次Tri和Tet單元。

ABAQUS/E*pl.icit中沒有二次完全積分的連續(xù)體單元。

c）線性完全積分（1.inearful.1.-integration）單元

保持默認(rèn)的1.inear參數(shù)，取消對(duì)Reducedintegration

（減縮積分）的選擇，例如CPS4單元（4節(jié)點(diǎn)四邊形雙線形平

面應(yīng)力完全積分單元）和C3D8單元（8節(jié)點(diǎn)六面體線性完全積

分單元）。所謂“完全積分”是指當(dāng)單元具有規(guī)則形狀時(shí)，所用

的離斯積分點(diǎn)的數(shù)目足以對(duì)單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精確積

分。承受彎曲荷載時(shí)，線性完全積分單元會(huì)出現(xiàn)剪切自鎖

（shearl.ocking）問題，造成單元過于剛硬,即使劃分很細(xì)的

網(wǎng)格，計(jì)算精度仍然很差。

d）二次完全積分（quadratic-ful.1.-integration）單元

在El.ementType對(duì)話框選擇Quadratic參數(shù)，取消對(duì)

Reducedintegration的選擇，例如CPS8（8節(jié)點(diǎn)四邊形二次平

面應(yīng)力完全積分單元）和C3D20（20節(jié)點(diǎn)六面體二次完全積分單

元）。

二次完全積分單元的優(yōu)點(diǎn)如下。

-對(duì)應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果很精確，適于模擬應(yīng)力集中問題;

-一般情況下沒有剪切自鎖。

但使用這種單元時(shí)要注意以下問題

-不能用于接觸分析；

-對(duì)于彈塑性分析，如果材料是不可壓縮性的（例如金屬材

料），則容易產(chǎn)生體積自鎖（vol.umetric

1.ocking）；

-當(dāng)單元發(fā)生扭曲或彎曲應(yīng)力有梯度時(shí)，有可能出現(xiàn)某種程

度的自鎖。

e）線性減縮積分（1.inearreduced-integration）單元

對(duì)于Quad單元和He*單元ABAQUS/CAE默認(rèn)的單元類型是線

性減縮積分單元，例如CPS4R（4節(jié)點(diǎn)四邊形雙線形平面應(yīng)力減

縮積分單元）和C3D8R（8節(jié)點(diǎn)六面體線性減縮積分單元）。減

縮積分單元比通常的完全積分單元在每個(gè)方向少用一個(gè)積分點(diǎn)。

線性減縮積分單元只在單元的中心有一個(gè)積分點(diǎn)，由于存在所謂

“沙漏”（hourgl.ass）數(shù)值問題而過于柔軟。ABAQUS在線性

減縮積分單元中引入了“沙漏剛度”以限制沙漏模式的擴(kuò)展。模

型中的單元越多，這種剛度對(duì)沙漏模式的限制越有效。可以選擇

沙漏控制參數(shù)為

Enhanced,Rei.a*Stiffness,Stiffness,Viscous或combinedo

采用線性減縮積分單元模擬承受彎曲荷載的結(jié)構(gòu)時(shí)，沿厚度方向

上至少應(yīng)劃分四個(gè)單元。

線性縮減積分單元有以下優(yōu)點(diǎn)：

-對(duì)位移的求解結(jié)果較精確。

-網(wǎng)格存在扭曲變形時(shí)（例如Quad單元的角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或

小于90°），分析精度不會(huì)受到大的影響。

-在彎曲荷載下不容易發(fā)生剪切自鎖。

其缺點(diǎn)如下：

-需要?jiǎng)澐州^細(xì)的網(wǎng)格來克服沙漏問題。

-如果希望以應(yīng)力集中部位的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力作為分析指標(biāo)，則盡

量不要使用線性減縮積分單元，而應(yīng)使用二次單元，因?yàn)榫€性縮

減積分單元只在單元的中心有一個(gè)積分點(diǎn)，相當(dāng)于常應(yīng)力單元，

它在積分點(diǎn)上的應(yīng)力結(jié)果是相對(duì)精確的，而經(jīng)過外插值和平均后

得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力則不精確。如果在應(yīng)力集中部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)

化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應(yīng)力結(jié)果

相差不大，而二次減縮積分單元的計(jì)算時(shí)間相對(duì)較短。

Note：在查看模型的應(yīng)力結(jié)果時(shí)有兩種選擇：

-查看節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力：這是通常用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是簡單方

便，但事實(shí)上，后處理中得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是對(duì)單元積分點(diǎn)上的應(yīng)

力進(jìn)行外插值和平均后得到的并不精確;

-查看單元積分點(diǎn)上的應(yīng)力：這是ABAQUS所推薦的方法。

線性縮減積分單元只有一個(gè)積分點(diǎn)，可以很方便地查看積分點(diǎn)上

的分析結(jié)果，但其他類型的單元有多個(gè)積分點(diǎn)，就需要詳細(xì)了解

節(jié)點(diǎn)的編號(hào)順序，并根據(jù)模型的實(shí)際情況來決定查看哪個(gè)積分

點(diǎn)，這一過程很煩瑣。另外要注意，單元積分點(diǎn)上的應(yīng)力值往往

不是應(yīng)力集中區(qū)域的最大應(yīng)力。

（用戶可以自己在上述兩種方法中做出選擇，需要注意的

是，如果希望查看節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力，就盡量不要使用線性縮減積分

單元；如果使用了線性縮減積分單元，就應(yīng)該查看單元積分點(diǎn)上

的分析結(jié)果，并且要在應(yīng)力變化劇烈的部位劃分足夠細(xì)的網(wǎng)格。

如果外推應(yīng)力值與積分點(diǎn)應(yīng)力值差別很大，說明單元間應(yīng)力變化

劇烈，單元網(wǎng)格過于粗糙，計(jì)算的應(yīng)力不夠精確。這種外推應(yīng)力

誤差會(huì)因?yàn)閱卧W(wǎng)格細(xì)化而減小，但總是存在。所以在使用單元

變量的節(jié)點(diǎn)值時(shí)要謹(jǐn)慎。默認(rèn)的應(yīng)力不變量的計(jì)算方法是

computerscal.arsbeforeaveraging（先不變量再平均）,得到

的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力偏大，作為工程分析的結(jié)果會(huì)更安全；也可以在

resul.toptions中設(shè)置為computerscal.arsafteraveraging

（先平均再不變量），得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力偏小。事實(shí)上只有單元積

分點(diǎn)上的應(yīng)力結(jié)果是相對(duì)精確的，一般在所關(guān)心的高應(yīng)力部位細(xì)

化網(wǎng)格，使用默認(rèn)設(shè)置即可。更廣義地說，有限元作為一種數(shù)值

計(jì)算方法，其本身就是不精確的。

f)二次縮減積分(quadratic-reduced-integration)單

元

對(duì)于Quad單元或He*單元，可以在El.ementType對(duì)話框中

將單元類型設(shè)置為二次減縮積分單元，如CPS8R（8節(jié)點(diǎn)四邊形

二次平面應(yīng)力減縮積分單元）和C3D20R（20節(jié)點(diǎn)六面體二次縮

減積分中元），這種單元不但保待了前面介紹的線性縮減積分單

元的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有以下特性：

-即使不劃分很細(xì)的網(wǎng)格也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沙漏問題

-即使在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，對(duì)自鎖問題也不敏感

但使用這種單元時(shí)需要注意以下問題：

-不能在接觸分析中使用

?不適于大應(yīng)變問題

-存在與線性減縮積分單元相類似的問題，由于積分點(diǎn)少，

得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的精度往往低于二次完全積分單元。

g）非協(xié)調(diào)模式（incompatibl.emodes）單元

對(duì)于Quad單元或He*單元，可以在El.ementType對(duì)話框中

將單元類型設(shè)為非協(xié)調(diào)模式單元。例如CPS4（4節(jié)點(diǎn)四邊形雙線

形平曲應(yīng)力非協(xié)調(diào)單元）和C3D8I（8節(jié)點(diǎn)六面體線性非協(xié)調(diào)模

式單元）。僅在

ABAQUS/Standard中有非協(xié)調(diào)模式單元。其目的是克服在線

性完全積分單元中的剪切自鎖問題。

非協(xié)調(diào)摸式單元的優(yōu)點(diǎn)如下：

-克服了剪切自鎖問題，在單元扭曲比較小的情況下，得到

的位移和應(yīng)力結(jié)果很精確；

-在彎曲問題中，在厚度方向上只需很少的單元，就可以得

到與二次單元相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，而計(jì)算成本卻明顯降低；

-使用了增強(qiáng)變形梯度的非協(xié)調(diào)模式，單元交界處不會(huì)重疊

和開洞，因此很容易擴(kuò)展到非線性、有限應(yīng)變的位移。

但使用這種單元時(shí)需注意，如果所關(guān)心部位的單元扭曲比

較大，尤其是出現(xiàn)交錯(cuò)扭曲時(shí)，分析精度會(huì)降低。

h)Tri單元和Tet單元

使用Tri單元和Tet單元時(shí)應(yīng)注意以下問題：

-線性Tri單元和Tet單元的精度很差，所以不要在模型

中所關(guān)心的部位及其附近區(qū)域使用。

-二次Tri單元和Trt單元精度較高，而且能模擬任意的幾

何形狀，但計(jì)算代價(jià)比Quad單元或He*單元大，因此如果模型

中能夠使用Quad單元或He*單元，盡量不要使用Tri單元或Trt

單元。

?二次Trt單元（C3D10）適于ABAQUS/standard中的小位

移無接觸問題;修正的二次Tet單元（C3D10M）適于

ABAQUS/E*pl.icit,以及ABAQUS/standard中的大變形和接觸問

題。

-使用自由網(wǎng)格不易通過布置種子來控制實(shí)體內(nèi)部的單元大

小。

i）雜交（hybrid）單元

在ABAQUS/standard中，每一種實(shí)體單元（包括所有縮減

積分和非協(xié)調(diào)模式單元）都有其相應(yīng)的雜交單元，用于不可壓縮

材料（泊松比為0.5）或近似不可壓縮材料（泊松比大于

0.475）,橡膠就是一種典型的不可壓縮材料。除了平面應(yīng)力問題

之外，不能用普通單元來模擬不可壓縮材料的響應(yīng)，因?yàn)榇藭r(shí)單

元中的壓應(yīng)力是不確定的。雜交單元在它的名字中含有字母H。

ABAQUS/E*pl.icit中沒有雜交單元。j）混合使用不同類型的單

元

當(dāng)三維實(shí)體幾何形狀較復(fù)雜時(shí)，無法在整個(gè)實(shí)體上使用結(jié)

構(gòu)化網(wǎng)格或掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)，得到He*單元網(wǎng)格，這時(shí)一種常

用的做法是對(duì)于實(shí)體不重要的部分使用自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，生成

Tet單元網(wǎng)格，而對(duì)于所關(guān)心的部分采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或掃掠網(wǎng)格

生成He*單元網(wǎng)格，在生成這樣的網(wǎng)格時(shí)，ABAQUS會(huì)給出提示將

生成非協(xié)調(diào)的網(wǎng)格，在不同單元類型的交界處將自動(dòng)創(chuàng)建綁定

(tie)約束。

需要注意的是，在不同單元類型網(wǎng)格的交界處.，即使單元

角部節(jié)點(diǎn)是重合的，仍然有可能出現(xiàn)不連續(xù)的應(yīng)力場，而且在交

界處的應(yīng)力可能大幅度地增大。如果在實(shí)體中混合使用線性和二

次單元，也會(huì)出現(xiàn)類似的問題。因此在混合使用不同類型的單元

時(shí)，應(yīng)確保其交界處遠(yuǎn)離所關(guān)心的區(qū)域，并仔細(xì)檢查分析結(jié)果是

否正確。

對(duì)于無法完全采用He*單元網(wǎng)格的實(shí)體，還可以使用以下方

法：

-對(duì)整個(gè)實(shí)體劃分Tet單元網(wǎng)格，使用二次單元C3D10或修

正的二次單元C3D10M,同樣可以達(dá)到所需的精度，只是計(jì)算時(shí)間

較長。

?改變實(shí)體中不重要部位的幾何形狀，然后對(duì)整個(gè)實(shí)體采

用He*單元網(wǎng)格。

k)選擇三維實(shí)體單元類型的基本原則

-對(duì)于三維區(qū)域，盡可能采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)或掃掠網(wǎng)

格劃分技術(shù)，從而得到He*單元網(wǎng)格，減小計(jì)算代價(jià)，提高計(jì)算

精度。當(dāng)幾何形狀復(fù)雜時(shí)，也可以在不重要的區(qū)域使用少量楔形

(Wedge)單元。

-如果使用了自由網(wǎng)格劃分技術(shù)，Tet單元的類型應(yīng)選擇二

次單元。在ABAQUS/E*pl.icit中應(yīng)選擇修正的Tet單元

C3D10M,在,ABAQUS/Standard中可以選擇C3D10,但如果有大的

塑性變形，或模型中存在接觸，而且使用的是默認(rèn)的“硬”接觸

關(guān)系，則也應(yīng)選擇修正的Tet單元C3D10M。

-ABAQUS的所有單元均可用于動(dòng)態(tài)分析，選取單元的一般原

則與靜力分析相同。但在使用ABAQUS/E*pl.icit模擬沖擊或爆

炸荷載時(shí)，應(yīng)選用線性單元，因?yàn)樗鼈兙哂屑匈|(zhì)量公式，模擬

應(yīng)力波的效果優(yōu)于二次單元所采用的一致質(zhì)量公式。

如果使用的求解器是ABAQUS/Standard,在選擇單元類型時(shí)

還應(yīng)注意以下方面：

-對(duì)于應(yīng)力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可

使用二次單元來提高精度。如果在應(yīng)力集中部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)

化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應(yīng)力結(jié)果

相差不大，而二次減縮積分單元的計(jì)算時(shí)間相對(duì)較短。

-對(duì)于彈塑性分析，如果材料是不可壓縮性的（例如金屬材

料），則不能使用二次完全積分單元（C3D20）,否則會(huì)出現(xiàn)體

積自鎖問題，也不要使用二次Tri單元或Tet單元。推薦使用的

是修正的二次Tri單元或Tet單元（C3D10M）、非協(xié)調(diào)單元

（C3D8I）,以及線性減縮積分單元（C3D8R）。如果使用二次減

縮積分單元，當(dāng)應(yīng)變超過20240%時(shí)要?jiǎng)澐肿銐蛎艿木W(wǎng)格。

?塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這

可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應(yīng)力，可以使用

C3D8I（在所關(guān)心的部位要讓單元角度盡量近90度），如果只關(guān)

心應(yīng)變和位移，可以使用C3D8R,幾何形狀復(fù)雜時(shí)，可以使用

C3D10Mo

-如果模型中存在接觸或大的扭曲變形，則應(yīng)使用線性Quad

或He*單元，以及修正的二次Tri單元或Tet單元，而不能使用

其他的二次單元。

-對(duì)于以彎曲為主的問題，如果能夠保證在所關(guān)心部位的單

元扭曲較小，使用非協(xié)調(diào)單元（例如C3D8I單元）可以得到非常

精確的結(jié)果。

-除了平面應(yīng)力問題之外，如果材料是完全不可壓縮的（例

如橡膠材料），則應(yīng)使用雜交單元；在某些情況下，對(duì)于近似不

可壓縮材料也應(yīng)使用雜交單元。

3）選擇殼單元的類型

如果一個(gè)薄壁構(gòu)件的厚度遠(yuǎn)小于其典型整體結(jié)構(gòu)尺寸（一

般為小于1/10）,并且可以忽略厚度方向的應(yīng)力，就可以用殼

單元來模擬此結(jié)構(gòu)。殼體問題可以分為兩類：薄殼問題忽略橫向

剪切變形）和厚殼問題（考慮橫向剪切變形）。對(duì)于單一各向同

性材料，一般當(dāng)厚度和跨度的比值小于1/15時(shí)，可以認(rèn)為是薄

殼；大于1/15時(shí)，則可以認(rèn)為是厚殼。對(duì)于復(fù)合材料，這個(gè)比

值需要更小一些。

ABAQUS的殼單元可以有多種分類方法，按照薄殼和厚殼可

劃分為：

-通用目的(general,-purpose)殼單元：此類單元對(duì)薄殼

和厚殼問題均有效。

?特殊用途(special,-purpose)殼單元：包括純薄殼

(thin-onl.y)單元和純厚殼(thick-onl.y)單元。

根據(jù)單元的定義方式，還可以將ABAQUS殼單元?jiǎng)澐譃椋?/p>

-常規(guī)(conventional.)殼單元：通過定義單元的平面尺

寸、表面法向和初始曲率來對(duì)參考面進(jìn)行離散，只能在截面屬性

中定義殼的厚度，而不能通過節(jié)點(diǎn)來定義殼的厚度。

?連續(xù)體(continuum)殼單元：類似于三維實(shí)體單元，對(duì)

整個(gè)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散。

選擇殼單元的類型時(shí)可以遵循以下原則：

?對(duì)于薄殼問題，常規(guī)殼單元的性能優(yōu)于連續(xù)體殼單元；

而對(duì)于接觸問題，連續(xù)體殼單元的計(jì)算結(jié)果更加精確，因?yàn)樗?/p>

在雙面接觸中考慮厚度的變化。

-如果需要考慮薄膜模式或彎曲模式的沙漏問題，或模型中

有面內(nèi)彎曲，在ABAQUS/Standard中使用S4單元(4節(jié)點(diǎn)四邊

形有限薄膜應(yīng)變線性完全積分殼單元)可以獲得很高的精度。

?S4R單元（4節(jié)點(diǎn)四邊形有限薄膜應(yīng)變線性減縮積分殼單

元）性能穩(wěn)定，適用范圍很廣。

-S3/S3R單元（3節(jié)點(diǎn)三角形有限薄膜應(yīng)變線性殼單元）可

以作為通用殼單元使用。由于單元中的常應(yīng)變近似，需要?jiǎng)澐州^

細(xì)的網(wǎng)格來模擬彎曲變形或高應(yīng)變梯度。

?對(duì)于復(fù)合材料，為模擬剪切變形的影響，應(yīng)使用適于厚

殼的單元（例如S4、S4R、S3、S3R、S8R）,并要注意檢查截面

是否保持平面。

?四邊形或三角形的二次殼單元對(duì)剪切自鎖或薄膜自鎖都

不敏感，適用于一般的小應(yīng)變薄殼。

-在接觸模擬中，如果必須使用二次單元，不要選擇STRI65

單元（三角形二次殼單元），而應(yīng)使用S9R5單元（9節(jié)點(diǎn)四邊

形殼單元）。

-如果模型規(guī)模很大且只表現(xiàn)幾何線性，使用S4R5單元

（線性薄殼單元）比通用殼單元更節(jié)約計(jì)算成本。

?在ABAQUS/E*pl.icit中，如果包含任意大轉(zhuǎn)動(dòng)和小薄膜

應(yīng)變，應(yīng)選用小薄膜應(yīng)變單元。

4）選擇梁單元的類型

如果一個(gè)構(gòu)件橫截面的尺寸遠(yuǎn)小于其軸向尺度（一般的判

據(jù)為小于1/10）,并且沿長度方向的應(yīng)力是最重要的因素，就可

以用梁單元來模擬此結(jié)構(gòu)。ABAQUS中的所有梁單元都是梁柱類

單元，即可以產(chǎn)生軸向變形、彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形。Timoshenko

梁單元還考慮了橫向剪切變形的影響。B21和B31單元（線性梁

單元）以及B22和B32單元（二次梁單元）是考慮剪切變形的

Timoshenko梁單元，它們既適用于模擬剪切變形起重要作用的

深梁，又適用于模擬剪切變形不太重要的細(xì)長梁。這些單元的橫

截面特性與厚殼單元的橫截面特性相同。

ABAQUS/Standard中的三次單元B23和B33被稱為Eul.er-

Bernoul.Li梁單元，它們不能模擬剪切變形，但適合于模擬細(xì)

長的構(gòu)件（橫截面的尺寸小于軸向尺度的1/10）。由于三次單

元可以模擬沿長度方向的三階變量，所以只需劃分很少的單元就

可以得到很精確的結(jié)果。

選擇梁單元的類型可以遵循以下原則。

-在任何包含接觸的問題中，應(yīng)使用B21或