ABAQUS单元选用标准
Abaqus单元类型选择 ppt课件
A1.7
Abaqus单元类型选择
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
公式 • 用于描述单元行为的数学公式是用于单元分类的另一种方法。 • 不同单元公式的例子：
– 平面应变 – 平面应力 – 杂交单元 – 非协调元 – 小应变壳 – 有限应变壳 – 厚壳 – 薄壳
构尺寸的1/10，比如： – 支撑或点载荷之间的距离 – 尺寸变化很大的横截面之间的距离 – 最高振动模态的波长
A1.14
Abaqus单元类型选择
• 壳单元 – 使用表面模型构成的壳单元近似 模拟三维实体连续体单元。
• 可以有效的模拟弯曲和面内 变形。
– 如果需要分析某个区域的细节， 使用多点约束或子模型的办法可 以将局部的三维实体模型加入到 壳单元模型中。
– 对于具有线弹性材料属性的、 未扭转的单元，精确积分应变 能所需的最小积分阶数。
• 减缩积分:
– 积分的阶数比全积分小一阶。
一次插值
二次插值
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
全积分
减缩积分
A1.10
Abaqus单元类型选择
• 单元命名约定：例子
B21: Beam, 2-D, 1st-order interpolation
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
3-D 实体
线模型
利用梁单元建模的框架结构
A1.16
ABAQUS/analysis_单元选择标准
Abaqus单元类型选择
Abaqus单元类型选择
• 纯弯曲的物理特征 – 有限元方法企图模拟的材料行为是： • 在变形过程中，横截面仍然保持为 平面。 • 沿厚度方向，轴向应变xx 线性变化。
abaqus单元命名规则
Abaqus单元命名规则Abaqus是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种领域，包括机械、材料、土木工程等。
在Abaqus中，单元类型、维度、特殊选项、节点数目以及单元名称等方面都有一定的命名规则。
本文将对这些规则进行简要介绍。
1. 单元类型Abaqus中的单元类型非常丰富，包括一维单元、二维单元和三维单元等。
在定义单元类型时，一般采用以下方式：* 一维单元：1D* 二维单元：2D* 三维单元：3D此外，还可以通过在数字后面添加字母来进一步描述单元的类型。
例如，1D-M表示一维质量单元，2D-B表示二维弯曲单元等。
2. 单元维度Abaqus中的单元分为一维、二维和三维三种类型，每种类型的单元都有相应的维度。
一般来说，一维单元的维度为长度，二维单元的维度为面积，三维单元的维度为体积。
在定义单元维度时，一般采用以下方式：* 一维单元：L* 二维单元：A* 三维单元：V3. 特殊选项Abaqus中的一些特殊选项也有相应的命名规则。
例如，在定义接触单元时，需要使用特定的关键字来描述接触类型、接触面以及目标面等。
此外，对于一些具有特殊属性的单元，例如热传导单元、流体流动单元等，也需要使用特定的关键字来描述其属性。
4. 节点数目Abaqus中的每个单元都由一定数量的节点组成。
一般来说，每个节点的编号都是唯一的，并且按照一定的顺序进行编号。
在定义节点数目时，一般采用以下方式：* 对于一维单元：节点数目为2或4。
* 对于二维单元：节点数目为3或6。
* 对于三维单元：节点数目为4或8或12等。
需要注意的是，对于一些具有特殊属性的单元，例如接触单元、弹簧单元等，节点数目可能会不同。
因此，在定义这些单元时需要特别注意节点数目的问题。
5. 单元名称在Abaqus中，每个单元都需要一个唯一的名称。
一般来说，单元名称应该能够清晰地表达出该单元的类型、属性以及一些特殊选项等信息。
例如，对于一个一维质量单元，可以使用“mass1d”作为名称；对于一个二维弹簧-阻尼器单元，可以使用“spring2d”作为名称等。
如何选择ABAQUS单元类型
1、按照节点位移插值的阶数，可以将ABAQUS单元分为线性单元、二次单元和修正的二次单元2、线性完全积分单元在承受弯曲载荷时会出现剪切自锁，造成单元过于刚硬，即使划分很细的网格，计算精度仍然很差3、二次完全积分单元适于模拟应力集中问题，一般情况下不会出现剪切自锁，但不能在接触分析和弹塑性分析中使用4、线性减缩积分单元对位移的求解结果较精确，在弯曲载荷下不容易发生剪切自锁，网格的扭曲变形（例如Quad单元的角度远远大于或小于90°）对其分析精度影响不大，但这种单元需要划分较细的网格来克服沙漏问题，且不适于求解应力集中部位的节点应力5、二次减缩积分单元不但支持了线性减缩积分单元的优点，而且不划分很细的网格也不会出现严重的沙漏问题，即使在复杂应力状态下，对自锁问题也不敏感，但它不适于接触分析和大应变问题6、非协调模式单元克服了剪切自锁问题，在单元扭曲比较小的情况下得到的位移和应力结果很精确，但如果所关心部位的单元扭曲比较大，其分析精度会降低7、线性Tri单元和Tet单元的精度很差，二次Tet单元(C3D10)适于ABAQUS/Standand中的小位移无接触问题，修正的二次Tet单元(C3D10M)适于ABAQUS/Explicit，以及ABAQUS/Standand中的大变形和接触问题8、ABAQUS的壳单元可以有多种分类方法，按照薄壳和厚壳来划分，可以分为通用目的（general-purpose）壳单元和特殊用途（special-purpose）壳单元；按照单元的定义方式，可以分为常规（conventional）壳单元和连续体（continuum）壳单元9、ABAQUS中的所有梁单元都可以产生轴向变形、弯曲变形和扭转变形，B21和B31单元（线性梁单元）以及B22和B32单元（二次梁单元）即适用于模拟剪切变形引起重要作用的深梁，又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁，三次单元B23和B33只需划分很少的单元就可以得到较精确的结果1、对于应力集中问题，尽量不要使用线性减缩积分单元，可使用二次单元来提高精度。
Abaqus单元类型选择解析
A1.2
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
• ABAQUS单元库中大量的单元为不同几何体和结构建模提供了非常大的灵活性。 – 可以通过以下的特征为单元分类： •族 • 节点个数 • 自由度 • 公式 • 积分点
二次插值 全积分 减缩积分
一次插值
A1.10
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
• 单元命名约定：例子
B21: Beam, 2-D, 1st-order interpolation S8RT: Shell, 8-node, Reduced integration, Temperature
A1.4
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
族 • 有限元族是一种广泛的分类 方法。 • 同族的单元共享许多基本特 征。 • 在同一族单元中又有许多变 异。
刚体单元 薄膜单元 连续体(实体单元) 壳单元 梁单元
无限单元
特殊单元，如弹簧、 阻尼器和质量单元
桁架单元
A1.5
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
节点个数 (插值) • 节点的单元编号决定了单元域内 节点自由度的插值方式。 • ABAQUS包含一阶和二阶插值方 式的单元。
一次插值 二次插值
A1.6
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
自由度 • 在有限元分析过程中，单元节点的自由度是基本变量。 • 自由度的例子： – 位移 – 转动 – 温度 – 电势 • 一些单元具有与用户定义的节点不相关的内部自由度。
Abaqus单元类型选择讲课文档
内能
内能
伪应变能
伪应变能
沿厚度方向有两个单元： 伪应变能与内 沿厚度方向有四个单元： 伪应变能与内
能之比为2%。
能之比为0.1%。
第二十四页，共51页。
使用连续体单元模拟弯曲
ABAQUS/analysis_单元选择标 准
• 使用非协调模式单元模拟弯曲 (CPS4I, …) – 对于以弯曲为主的问题中，这种单元可能是效率最高的实体单元。 – 计算费用在一阶和二阶减缩积分单元之间，兼有两种积分方法的优点。 • 可以正确的模拟剪切行为—在纯弯曲问题中没有剪切应变。 • 在厚度方向，仅用一个单元就可以模拟弯曲。 • 没有沙漏模式；在塑性和接触问题中，工作的很好。 – 如果单元严重扭曲，相对一阶减缩积分单元的优势将会减弱；然而， 在严重扭曲的条件下，所有单元的精度都会下降。
第二十五页，共51页。
使用连续体单元模拟弯曲
• 例子：扭曲单元的悬臂梁
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
第二十六页，共51页。
平行扭曲
梯形扭曲
使用连续体单元模拟弯曲
• 总结
ABAQUS/analysis_单元选择标准
单元类型 物理行为 二阶插值 一阶插值、全积分 一阶插值、减缩积分
非协调模式
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
在厚度方向有四个单元
没有沙漏
第二十二页，共51页。
使用连续体单元模拟弯曲
• 检查并控制沙漏 – 在变形形状的绘图中，可以看到沙漏 现象。
• 例子：带有中心点载荷简支梁的 粗网格和中等网格。
– ABAQUS有内建的沙漏控制方法，用 以限制沙漏产生的问题。
ABAQUS/analysis_单元选择标准
Abaqus单元类型选择
• 有许多可用的横截面形状。 • 还可以用工程常数的方式指
定横截面属性。
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
3-D 实体
线模型
利用梁单元建模的框架结构
A1.16
ABAQUS/analysis_单元选择标准
使用连续体单元模拟弯曲
使用连续体单元模拟弯曲
CPE8PH: Continuum, Plane strain, 8-node, Pore pressure, Hybrid
DC1D2E: Diffusion (heat transfer), Continuum, 1-D, 2-node, Electrical
A1.11
ABAQUS中的单元
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
节点个数 (插值) • 节点的单元编号决定了单元域内
节点自由度的插值方式。 • ABAQUS包含一阶和二阶插值方
式的单元。
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
一次插值
二次插值
A1.6
ABAQUS中的单元
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
自由度 • 在有限元分析过程中，单元节点的自由度是基本变量。 • 自由度的例子：
等参线
因为假设单元边为曲线，所以变形等参线
之间的夹角仍为90o (意味着 xy = 0)。
A1.19
使用连续体单元模拟弯曲
• 使用一阶全积分实体单元模拟弯 曲问题 (CPS4, CPE4, C3D8)
– 这些单元在积分点检测到剪切 应变。
• 不真实的；由于使用的单 元公式才出现。
– 单元过硬的行为源于应变能用 于产生剪切变形而不是产生弯 曲（称为“剪切锁闭”）。
abaqus中单元的选取
ABAQUS中单元的选取总结实体单元的选择1. 如果不需要模拟非常大的应变或进行复杂的需改变接触条件的问题，则应采用二次减缩积分单元（CAX8R、CPE8R、CPS8R、C3D20R等）；2. 如果存在应力集中，则在局部应采用二次完全积分单元（CAX8、CPE8、CPS8、C3D20等）。
它们可用最低费用提供应力梯度最好的解答。
3. 涉及到非常大的网格扭曲问题（大变形分析），建议采用细网格剖分的线性减缩积分单元（CAX4R、CPE4R、CPS4R、C3D8R等）；4. 对接触问题采用线性减缩积分单元或细分的非协同单元（CAX4I、CPE4I、CPS4I、C3D8I等）；5. 尽可能的减少网格变形的扭歪，形状扭歪的粗网格线性单元会导致非常差的结果。
壳单元的选择1．当要求解十分精确时，可使用线性、有限薄膜应变、完全积分的四边形壳单元（S4），这个壳单元十分适合于要考虑膜作用或有弯曲模式沙漏的问题，也适合于有平面弯曲的问题；2．线性、有限薄膜应变、减缩积分、四边形壳单元（S4R）较流行，适合于各类问题的应用；3．线性、有限薄膜应变、三角形壳单元（S3/S3R）可作为一般的壳单元来使用。
因为在单元内部是常应变应力场，求解弯曲变形和高应变梯度时需要精细的网格剖分；4．考虑到在复合材料层合壳模型中剪切柔度的影响，可应用厚壳单元（S4、S4R、S3、S3R、S8R）来模拟它，此时需检验平面假定是否满足；5．四边形或三角形的二次壳单元，对于一般的小变形薄壳来说是很有效的，它们对于剪力锁闭和薄膜锁闭不敏感；6．如果在接触问题中一定要用二阶单元，不要选用二阶三角形壳单元（STRI65），而要采用9节点的四边形壳单元（S9R5）；7．对于几何线性的，但规模又非常大的模型，线性薄壳单元（S4R5）通常将比一般壳单元效率更高。
梁单元的选择1. 对任何涉及到接触的分析，应使用一阶的、有剪切变形的梁单元（B21、B31）;2. 对于结构刚度非常大或非常柔软的结构，在几何非线性分析中应当使用杂交梁单元（B21H、B32H等）；3. Euler-Benoulli三次梁单元（B23、B33）在模拟承受分布荷载作用的梁，包括动态的振动分析时，会有很高的精度。
Abaqus单元的选择
Abaqus单元的选择2015-03-06 有限元在线如果想要以合理的费用得到高精度的结果，那么正确的选择单元是非常关键的。
对于ABAQUS经验丰富的使用者，毫无疑问都会自己的单元选择指南来处理各种具体的应用。
但是，在刚开始使用ABAQUS 时，下面的指导是非常有用的。
1、实体单元选择以下单元选择的建议适用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit：（1）尽可能的减小网格的扭曲。
使用扭曲的线性单元的粗糙网格会得到相当差的结果。
（2）对于模拟网格扭曲过分严重的问题，应用网格细划的线性、减缩积分单元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R等）。
（3）对三维问题应尽可能地采用六面体单元。
它们以最低的成本给出最好的结果。
当几何形状复杂时，采用六面体单元划分网格可能是非常困难的，因此，还需要楔形和四面体单元。
这些单元（C3D4和C3D6）的一阶模式是较差的单元（需要细划网格以取得较好的精确度）。
（4）某些前处理器包含了自由划分网格算法，用四面体单元划分任意几何体的网格。
对于小位移无接触的问题，在ABAQUS/Standard中的二次四面体单元（C3D10）能够给出合理的结果。
这个单元的另一种模式是修正的二次四面体单元（C3D10M），它适用于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit，对于大变形和接触问题，这种单元是强健的，展示了很小的剪切和体积自锁。
但是，无论采用何种四面体单元，所用的分析时间都长于采用了等效网格的六面体单元。
（5）对于ABAQUS/Standard求解器，除非需要模拟非常大的应变或者模拟一个复杂的、接触条件不断变化的问题，对于一般的分析工作，应采用二次、减缩积分单元（CAX8R，CPE8R，CPS8R, C3D20R 等）。
（6）对于ABAQUS/Standard求解器，在存在应力集中的局部区域，采用二次、完全积分单元（CAX8, CPE8, CPS8, C3D20等）。
abaqus六面体单元类型
abaqus六面体单元类型1、单元族群，如下图所示为力学分析中常用的单元族群，这些族群的主要区别在于几何特征的差异，适合于研究不同的结构类型，选择合适的族群可以在不降低计算精度条件下，减少计算量，比如:一座高楼大厦如果全用实体单元建模，可能需要千万甚至上亿个实体单元，但如果将大厦的梁柱简化为梁单元，墙和楼板简化为壳单元模拟，单元数量将急剧减少。
单元编号法则1:它们的首字母或前几位字符通常会作为单元编号的起始字符。
比如:‘C3D8’中首字母'C’为Continuum elements 的首字母。
2、自由度，是分析过程中计算的基本变量，比如力学分析中的自由度是节点的平移和旋转自由度;传热分析中需要考虑的自由度是节点温度;渗流分析则是孔隙压力自由度。
单元编号法则2:单元自由度通常由单元族群和尾部字符确定，比如尾部字符包含T，则表示包含温度自由度，包含P，则表示包含孔压自由度。
3、节点数，自由度仅在节点位置上计算，而其他位置上的数值则通过内部公式插值获得，而插值方法由单元节点数确定，比如8节点六面体单元，采用线性插值方式，称为一阶单元;而20节点六面体单元，也就是在每条单元边中间增加一个节点，采用二次方程插值，因此被称为二阶单元。
单元编号法则3:节点数量会在单元编号中直接体现，比如C3D8中的‘8’表示8节点;而其中的‘3’或‘2’后面跟着D字符，则需要和‘3D'/‘2D’一起辨识为三维/二维单元。
4、单元架构，自由度和节点就像是零件，要把这些零件有机的组合起来，就需要装配说明，而单元架构就是这样的一套装配说明，装配好之后才能称为单元。
比如对于拉格朗日架构的单元，材料是跟随单元同步移动;而欧拉架构的单元，材料则可以在单元中流动。
其次，为了满足一些特殊的计算需求，会对一些基本构架进行修改，比如壳体单元分薄壳和厚壳，主要区别是否考虑壳体法向应力分量。
另外，不同自由度之间的耦合也是需要特殊的架构去描述。
ABAQUS实体单元选择基本原则
Standard和explicit都应遵循的原则：1、尽量减少扭曲的单元。
单元扭曲可以用雅克比、内角、warpage等来衡量。
2、大应变的模拟中应该使用细化的线性减缩单元模拟。
CAX4R/CPE4R/CPS4R/C3D8R.3、三维问题中应当尽量使用六面体单元。
C3D4和C3D6需要很细的网格才能得到相对准确的结果，因此应当尽量避免使用这类单元，并且要远离感兴趣区域。
4、对于四面体网格。
Standard中，小位移并且不包括接触的问题应当使用C3D10或者C3D10I（Explicit中除了修正四面体与三角形单元以及二阶梁单元外，其余都是线性单元；除了修正四面体和三角形单元以及一节壳单元与六面体完全积分单元外，其余都是减缩积分单元）。
大位移以及使用默认“硬接触”的问题，在Standard和Explicit中，都应该使用C3D10M单元。
应该极力避免使用C3D4.对于Standard中还应当遵循以下基本原则：1、对于不包括大位移与复杂的接触条件改变的一般性问题，推荐使用二阶减缩积分单元。
CAX8R/CPE8R/CPS8R/C3S20R2、应力集中区域应当使用二阶完全积分单元（除非单元扭曲厉害或者弯曲应力有梯度，很少会体积自锁；也无hourglassing问题）。
CAX8/CPE8/CPS8/C3D20。
这些单元能够以最小的代价给出精确的应力梯度。
3、对于接触问题，应当使用细化的线性减缩积分单元或者非协调单元。
CAX4I/CPE4I/CPS4I/C3D8I.总结1、Formulation和Order of integration对于求解结果的准确性与计算代价有很大的影响。
2、线性完全积分单元容易产生剪切自锁，应当避免使用。
3、线性减缩积分单元模拟弯曲变形时，在厚度的方向至少使用四个单元。
4、在Standard中，二阶减缩积分单元很少有Hourglassing的问题。
但模型中没有接触是应该首先考虑使用这种单元。
Abaqus中如何正确选择使用实体单
Abaqus中如何正确选择使⽤实体单Abaqus中如何正确选择使⽤实体单Abaqus中如何正确选择使⽤实体单元1) 尽可能的减少⽹格的扭曲，使⽤扭曲的线性单元粗糙⽹格会得到相当差的分析结果;2) 减缩积分单元对于⽹格扭曲不敏感，所以当对复杂的⼏何体剖分⽹格时，不能确定其扭曲是否很⼩，尽量⽤细化的减缩积分单元(C**R)3) 对于三维问题尽量采⽤六⾯体单元进⾏划分⽹格，但是当遇到⼏何体较复杂时不能完全⽤六⾯体⽹格时，可能需要⽤四⾯体单元或者楔形单元，此时尽量少⽤其对应下的线性模式，如果不得已采⽤，应避开需要得到精确结果的区域;4) 在某些前处理器包含了⾃由⽹格剖分算法，⽤四⾯体剖分⼈以⼏何形状的⼏何体:此时对于⼩位移⽆接触的问题，在Standard中⼆次四⾯体单元(C3D10)能够给出合理的结果，另外其修正的⼆次四⾯体单元(C3D10M)也适⽤于隐式和显⽰分析中;对于⼤变形和接触问题，这种单元展⽰了很⼩的剪切和体积⾃锁;5) 不能采⽤仅包含有线性四⾯体单元(C3D4)的⽹格。
以上对于显⽰和隐式分析都试⽤。
对于隐式(Standard)分析中还必须考虑到1) 除⾮需要模拟⾮常⼤的应变或者模拟⼀个复杂的解除条件不断变化的问题，否则，对于⼀般的分析，应采⽤⼆次减缩积分单元(CAX8R\CPE8R\CPS8R\C3D20R)，⼆次减缩积分单元中沙漏现象较为少见，对于⼤多数问题，只要不是接触问题，应尽量考虑使⽤这类单元。
2) ⼀阶减缩积分单元容易出现沙漏现象，⾜够细化的⽹格可以有效地减⼩这种问题，当采⽤⼀阶线性性积分单元模拟发⽣弯曲变形的问题时，沿厚度⽅向应⾄少使⽤四个单元。
3) 存在应⼒集中的区域，采⽤⼆次、完全积分单元(CAX8、CPE88、CPS8、C3D20)4) 对于接触问题，采⽤细化⽹格的线性、减缩积分单元或者⾮协调模式单元(⾮协调模式单元仅在Standard中存在)5) 对于不可压缩(泊松⽐=0.5)或⾮常接近于不可压缩的(泊松⽐⼤于0.475)时需采⽤杂交单元，此单元仅存在与Standard中6) 沙漏可能由于集中⼒、边界条件或接触作⽤在单个节点上所触发。
Abaqus单元类型选择讲课文档
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
• 比较ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit单元库 – 两种程序基本上具有相同的单元族：连续体、壳、梁等等。 – 除了应力分析，ABAQUS/Standard包括许多可以用于其它分析类型的单元： 热传导、土壤固结、声学等等。 • 在ABAQUS/Explicit中也可以使用声学单元。 – 对于每个单元族，ABAQUS/Standard包含许多变种。 – ABAQUS/Explicit包含几乎所有的一阶单元。 • 例外：二阶三角形和四面体单元、二阶梁单元 – 对于两种程序，许多单元选择的准则是一样的。
• 例子：带有中心点载荷简支梁的 粗网格和中等网格。
– ABAQUS有内建的沙漏控制方法， 用以限制沙漏产生的问题。
• 确认用于控制沙漏的伪应变能与 内能之比很小(<1%)。
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
同样的载荷和位移 (1000×)。
第23页，共51页。
使用连续体单元模拟弯曲
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
– 与连续体单元模型相比，结构单元模型需要的单元一般少得多。 • 对于能得到可接受结果的结构单元，壳的厚度和梁截面的尺寸应该小于总体结
构尺寸的1/10，比如： – 支撑或点载荷之间的距离 – 尺寸变化很大的横截面之间的距离 – 最高振动模态的波长
第14页，共51页。
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
– 在ABAQUS/Viewer中，使用Use the X–Y 绘图功能比较能量。
内能
内能
伪应变能
伪应变能
沿厚度方向有两个单元： 伪应变能与 内能之比为2%。
沿厚度方向有四个单元： 伪应变能与 内能之比为0.1%。
abaqus中单元的选择宝典
1.完全积分就是指当单元具有规则形状时，所用得高斯积分点可以对单元刚度矩阵中得多项式进行精确地积分。
2.剪力自锁将使单元变得“刚硬”，只影响受弯曲荷载得完全积分线性（一阶）单元，这些单元功能在受直接或剪切荷载时没有问题。
二次单元得边界可以弯曲，没有剪力自锁得问题。
3.只有四边形与六面体单元才能采用减缩积分。
所有得楔形、四面体与三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
4.只有四边形与六面体单元才能采用减缩积分。
所有得楔形、四面体与三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
5.非协调单元：只有四边形与六面体单元才能采用减缩积分。
所有得楔形、四面体与三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
6.ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当得结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
7.ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当得结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
8.杂交单元：ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当得结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
9.一般情况下应采用二次减缩积分单元（CAX8R，CPE8R，CPS8R，C3D20R）。
在应力集中局部采用二次完全积分单元（CAX8，CPE8，CPS8，C3D20）。
对含有非常大得网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分得线性减缩积分单元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R ）。
对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I，CPE4I，CPS4II，C3D8I等）得细网格划分。
10.采用非协调单元时应使网格扭曲减至最小。
三维情况应尽可能采用块状单元（六面体）。
abaqus瞬态动力学的单元类型
abaqus瞬态动力学的单元类型在进行结构动力学仿真分析时，选择合适的单元类型是非常关键的。
abaqus作为一款常用的有限元分析软件，提供了多种不同类型的单元供用户选择。
其中，用于瞬态动力学分析的单元类型有很多，如C3D8、C3D8R、C3D8I等。
不同的单元类型适用于不同的情况，下面将对abaqus瞬态动力学的几种常用单元类型进行简要介绍。
首先是C3D8单元，它是典型的八节点三维实体单元。
C3D8单元适用于对三维实体结构的动力学分析，具有较好的精度和稳定性。
在模拟结构动态响应时，使用C3D8单元可以较为准确地预测结构的振动特性和动态响应。
其次是C3D8R单元，它是C3D8单元的一种改进类型，具有更好的数值稳定性和收敛性。
C3D8R单元在处理动态加载和振动分析时，可以减少计算误差，提高仿真结果的准确性。
因此，在进行大变形或高速动态加载分析时，选择C3D8R单元可以获得更可靠的仿真结果。
另外，C3D8I单元是一种八节点三维实体单元，具有更高的数值精度和收敛性。
C3D8I单元适用于要求较高精度和准确性的动力学分析，如地震响应分析、碰撞仿真等。
使用C3D8I单元可以有效减小数值误差，提高仿真结果的可靠性。
除了以上介绍的几种单元类型外，abaqus还提供了其他适用于瞬态动力学分析的单元，如C3D10、C3D10M、C3D20等。
用户在选择单元类型时，应根据具体的仿真需求和结构特性进行合理的选择，以获得准确可靠的仿真结果。
总的来说，abaqus提供的各种瞬态动力学单元类型都具有各自的优势和适用范围，用户在进行动力学仿真分析时，应充分了解不同单元类型的特点和适用条件，选择合适的单元类型进行建模和分析。
通过合理选择单元类型，可以提高仿真结果的准确性和可靠性，为工程设计和分析提供有力支持。
Abaqus网格划分原则
如何使用3D实体单元？1 如果不需要模拟非常大的应变或进行一个复杂的、改变接触条件的问题，则应采用二次减缩积分单元(CAX8R,CRE8R,CPS8R.C3D20R等)。
2 如果存在应力集中，则应在局部采用二次完全积分单元（CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等）。
它们可在较低费用下对应力梯度提供最好的解决。
尽量不要使用线性减缩积分单元。
用细化的二次减缩积分单元与二次完全积分单元求解结果相差不大，且前者时间短。
3 对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元（CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等）。
4 对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I,CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的细网格划分。
5 对以弯曲为主的问题，如能保证所关心部位单元扭曲较小，使用非协调单元（如C3D8I），求解很精确。
6 对于弹塑性分析，不可压缩材料（如金属），不能使用二次完全积分单元，否则易体积自锁，应使用修正的二次三角形或四面体单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。
若使用二次减缩积分单元，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。
7 除平面应力问题之外，如材料完全不可压缩（如橡胶），应使用杂交单元；在某些情况下，近似不可压缩材料也应使用杂交单元。
8 当几何形状复杂时，万不得已采用楔形和四面体单元。
这些单元的线性形式，如C3D6和C3D4，是较差的单元（若需要时，划分较细的网格以使结果达到合理的精度），这些单元也应远离需要精确求解的区域。
应该采用修正的二次四面体单元（C3D10M）。
9 如使用了自由网格划分技术，四面体单元应选二次的，其结果对小位移问题应该是合理的，但花时间多。
在ABAQUS/Standard中选C3D10，ABAQUS/Explicit中选修正的（C3D10M）。
如有大的塑性变形，或模型中存在接触，且使用默认的“硬”接触关系，也应选C3D10M。
ABAQUS单元选择
Structural Elements (Shells and Beams) vs. Continuum Elements
– 实体单元建立有限元模型通常规模较大，尤其对于三维实体单元 – 如果选用适当的结构单元 (shells and beams) 会得到一个更经济的解决方案 • 模拟相同的问题，用结构体单元通常需要的单元数量比实体单元少很多 – 要由结构体单元得到合理的结果需要满足一定要求： the shell thickness or the beam cross-section dimensions should be less than 1/10 of a typical global structural dimension, such as:
First-order interpolation
Second-order interpolation
2003, ABAQUS软件公司北京代表处.
ABAQUS/Standard 基础教程
A1.7
Elements in ABAQUS
• 自由度数目 Degrees of freedom
– The primary variables that exist at the nodes of an element are the degrees of freedom in the finite element analysis.
–Examples of different element formulations: •Plane strain 平面应变
•Plane stress 平面应力
•Hybrid elements 杂交单元 •Incompatible-mode elements 非协调元 •Small-strain shells 小应变壳元 •Finite-strain shells 有限应变壳元 •Thick shells 后壳 •Thin shells 薄壳
ABAQUS单元选择
– An element’s number of nodes determines how the nodal degrees of freedom will be interpolated over the domain of the element.
– ABAQUS includes elements with both first- and second-order interpolation. 插值函数阶数可以为一 次或者两次
–Examples of different element formulations: •Plane stress 平面应力
•Hybrid elements 杂交单元 •Incompatible-mode elements 非协调元 •Small-strain shells 小应变壳元 •Finite-strain shells 有限应变壳元 •Thick shells 后壳 •Thin shells 薄壳
special-purpose elements like springs, dashpots, and masses
truss elements
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ABAQUS/Standard 基础教程
A1.6
Elements in ABAQUS
• Number of nodes 节点数(interpolation)
• The distance between supports or point loads
• The distance between gross changes in cross section • The wavelength of the highest vibration mode
abaqus中单元的选择宝典
1.完全积分是指当单元具有规则形状时，所用的高斯积分点可以对单元刚度矩阵中的多项式进行精确地积分。
2.剪力自锁将使单元变得“刚硬”，只影响受弯曲荷载的完全积分线性（一阶）单元，这些单元功能在受直接或剪切荷载时没有问题。
二次单元的边界可以弯曲，没有剪力自锁的问题。
3.只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。
所有的楔形、四面体和三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
4.只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。
所有的楔形、四面体和三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
5.非协调单元：只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分。
所有的楔形、四面体和三角形实体单元采用完全积分。
减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
6.ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
7.ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
8.杂交单元：ABAQUS对非协调单元采用了增强位移梯度形式。
在弯曲问题中，用非协调单元可得到与二次单元相当的结果，且计算费用明显降低。
对单元扭曲很敏感。
9.一般情况下应采用二次减缩积分单元（CAX8R，CPE8R，CPS8R，C3D20R）。
在应力集中局部采用二次完全积分单元（CAX8，CPE8，CPS8，C3D20）。
对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元（CAX4R，CPE4R，CPS4R，C3D8R ）。
对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I，CPE4I，CPS4II，C3D8I等）的细网格划分。
10.采用非协调单元时应使网格扭曲减至最小。
三维情况应尽可能采用块状单元（六面体）。
ABAQUS中的单元选择
ABAQUS中的单元选择ABAQUS中的单元选择在有限元分析中，为了能够得到较为精确的收敛解，一方面取决于所用模型的误差，另一方面取决于模拟计算的误差。
一个好的有限元模型，不仅需要较高的网格质量，还需要拥有合适的单元类型。
ABAQUS为用户提供了丰富的单元库，几乎可以模拟实际工程中任意几何形状的有限元模型，在对一个问题进行分析时，可以根据情况选择使用。
如何才能选取出适合于分析的单元类型呢？我认为首先要了解ABAQUS中对于单元的分类，每种单元特定的使用范围，各种单元类型的节点数目、单元形状、插值函数阶次以及单元构造的方式。
然后再根据分析类型和具体问题合理选择。
ABAQUS中最常用的单元包括实体(Solid)单元、壳(Shell)单元和梁(Beam)单元。
下面就根据自己对于ABAQUS应用实体单元的学习，将这些单元的特点和使用简单总结如下：实体单元主要包括完全积分、减缩积分、非协调以及杂交这四种常见的单元模式。
（1）完全积分单元：单元具有规则形状（边是直线并且边与边相交成直角）时，所用的Gauss积分点的数目足以对单元刚度矩阵中的多项式进行精确积分。
完全积分的线性单元在每一个方向上采用2个积分点；完全积分的二次单元在每一个方向上采用3个积分点。
如图:1不足：完全积分的线性单元存在“剪切自锁”问题，原因是线性单元的边不能弯曲。
在复杂应力状态下，完全积分的二次单元也有可能发生剪切自锁。
（2）减缩积分单元：减缩积分单元比完全积分单元在每个方向上少用一个积分点。
完全积分的线性单元只在单元的中心有一个积分点。
不足：线性减缩积分单元存在“沙漏模式”的数值问题，有可能过于柔软。
ABAQUS通过绘制伪应变能(ALLAE)和内能(ALLIE)来评价沙漏模式对计算结果的影响。
（3）非协调单元：优点：可以克服完全积分，一阶单元中的剪力自锁问题。
特点：在一阶单元中引入一个增强单元变形梯度的附加自由度。
这种对变形梯度的增强允许一阶单元在单元域上对于变形梯度有一个线性变化。
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Table 1 ABAQUS Elements Selection Criteria
General contact between deformable bodies
变形体间的普通接触
First-order quad/hex
linear一阶四边形/三角形单元
Second-order quad/hex
quadratic二阶四边形/三角形
Contact with bending
弯曲接触Incompatible mode
非协调模式
First-order fully integrated quad/hex
or second-order quad/hex一阶全积分
或二阶四边形/三角形
Bending (no contact) 非接触弯曲Second-order quad/hex
二阶四边形/三角形单元
First-order fully integrated quad/hex
一阶全积分四边形/三角形
Stress concentration
集中应力Second-order
二阶
First-order
一阶
Nearly incompressible (ν=k/(k+1)>0.475 or large strain plasticity εpl>10%) 近不可压缩刚体First-order elements or second-order
reduced-integration elements
一阶全积分单元或二阶缩减单元
Second-order fully integrated
Completely incompressible (rubberν= 0.5)
完全，不可压缩刚体
Hybrid quad/hex, first-order if large
deformations are anticipated
一阶四边形/三角形混合单元(Quad-dominated)
Bulk metal forming (high mesh distortion) (金属)体积成型(网格畸变) First-order reduced-integration quad/hex
一阶四边形/三角形缩减单元
Second-order quad/hex
Complicated model geometry (linear material,
no contact)
(线性材料无接触) Second-order quad/hex if possible (if not overly distorted) or second-order tet/tri (because of
meshing difficulties)
Complicated model geometry (nonlinear problem or contact) First-order quad/hex if possible (if not overly distorted) or modified second-order tet/tri (because of meshing difficulties)
Natural frequency (linear
dynamics)
Second-order
Nonlinear dynamic (impact) 非线性动力冲击
First-order
linear一阶四边形/三角形
Second-order。