Abaqus单元类型选择解析
ABAQUS单元类型及特点汇总
ABAQUS单元类型及特点汇总1、单元表征单元族：单元名字里开始的字母标志着这种单元属于哪一个单元族。
C3D8I是实体单元；S4R是壳单元；CINPE4是无限元；梁单元；刚体单元；膜单元；特殊目的单元，例如弹簧，粘壶和质量；桁架单元。
自由度dof（和单元族直接相关）：每一节点处的平动和转动1 1方向的平动2 2方向的平动3 3方向的平动4 绕1轴的转动5 绕2轴的转动6 绕3轴的转动7 开口截面梁单元的翘曲8 声压或孔隙压力9 电势11 度（或物质扩散分析中归一化浓度）12＋梁和壳厚度上其它点的温度轴对称单元1 r方向的平动2 z方向的平动6 r-z方向的转动节点数：决定单元插值的阶数数学描述：定义单元行为的数学理论积分：应用数值方法在每一单元的体积上对不同的变量进行积分。
大部分单元采用高斯积分方法计算单元内每一高斯点处的材料响应。
单元末尾用字母“R”识别减缩积分单元，否则是全积分单元。
ABAQUS拥有广泛适用于结构应用的庞大单元库。
单元类型的选择对模拟计算的精度和效率有重大的影响；节点的有效自由度依赖于此节点所在的单元类型；单元的名字完整地标明了单元族、单元的数学描述、节点数及积分类型；所用的单元都必须指定单元性质选项。
单元性质选项不仅用来提供定义单元几何形状的附加数据，而且用来识别相关的材料性质定义；对于实体单元，ABAQUS参考整体笛卡尔坐标系来定义单元的输出变量，如应力和应变。
可以用*ORIENTATION选项将整体坐标系改为局部坐标系；对于三维壳单元，ABAQUS参考建立在壳表面上的一个坐标系来定义单元的输出变量。
可以用*ORIENTATION选项更改这个参考坐标系。
2．实体单元(C)实体单元可在其任何表面与其他单元连接起来。
C3D:三维单元CAX:无扭曲轴对称单元，模拟3600的环，用于分析受轴对称载荷作用，具有轴对称几何形状的结构；CPE:平面应变单元，假定离面应变ε33为零，用力模拟厚结构；CPS:平面应力单元，假定离面应力σ33为零，用力模拟薄结构；广义平面应变单元包括附加的推广：离面应变可以随着模型平面内的位置线性变化。
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 c3d8p单元类型
Abaqus软件是一款广泛应用于工程实践中的有限元分析软件，因其强大的功能和稳定的性能而备受工程师和研究人员的青睐。
在Abaqus中，有许多不同的单元类型可供用户选择，每种单元类型都有其特定的适用范围和优缺点。
其中，c3d8p单元类型是Abaqus中常用的一种典型的八节点有限元单元类型，本文将对其进行详细介绍。
1. c3d8p单元类型概述c3d8p单元是Abaqus中的八节点有限元单元类型，它具有平行六面体的形状，适用于对复杂的结构进行分析。
该单元类型在模拟物体的各向同性材料时表现出色，能够准确地描述结构的应力、应变和变形等力学特性。
2. c3d8p单元类型的特点（1）高精度：c3d8p单元类型具有八个节点，可以更准确地刻画结构的变形情况，提高了分析的精度和准确度。
（2）适用范围广：该单元类型适用于各种各样的结构分析，包括金属结构、混凝土结构和复合材料等。
（3）对称性好：c3d8p单元类型具有较好的对称性，可以在分析中减小误差，保证分析结果的准确性。
3. c3d8p单元类型的应用场景c3d8p单元类型广泛应用于工程领域的结构分析和设计中，包括但不限于：（1）航空航天领域：用于飞机、航天器等复杂结构的应力、疲劳和损伤分析。
（2）土木工程领域：用于桥梁、隧道等土木结构的承载能力和稳定性分析。
（3）机械制造领域：用于汽车、机器设备等的零部件强度和刚度分析。
（4）材料科学领域：用于纤维增强复合材料的强度和疲劳性能分析。
4. c3d8p单元类型的优缺点（1）优点：a. 高精度：能够准确描述结构的应力、应变和变形特性；b. 适用范围广：可用于各种结构的分析；c. 对称性好：分析结果更加准确。
（2）缺点：a. 计算成本高：由于节点数较多，计算成本较高；b. 不适用于屈曲分析：在一些特定情况下，c3d8p单元类型不适用于屈曲分析。
5. c3d8p单元类型的使用注意事项在使用c3d8p单元类型进行分析时，需要注意以下几点：（1）合理网格划分：合理的网格划分是保证分析精度和效率的关键，需要根据分析对象的实际情况进行网格划分。
ABAQUS中单元的选择宝典
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。
(完整版)ABAQUS实体单元类型总结
在ABAQUS中，基于应力/位移的实体单元类型最为丰富：（1）在ABAQUS/Sandard中，实体单元包括二维和三维的线性单元和二次单元，均可以采用完全积分或缩减积分，另外还有修正的二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，以及非协调模式单元和杂交单元。
（2）ABAQUS/Explicit中，实体单元包括二维和三维的线性缩减积分单元，以及修正的二次二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，没有二次完全积分实体单元。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------按照节点位移插值的阶数，ABAQUS里的实体单元可以分为以下三类：线性单元（即一阶单元）：仅在单元的角点处布置节点，在各个方向都采用线性插值。
二次单元（即二阶单元）：在每条边上有中间节点，采用二次插值。
修正的二次单元（只有Tri 或Tet 才有此类型）：在每条边上有中间节点，并采用修正的二次插值。
******************************************************************************* ***************1、线性完全积分单元：当单元具有规则形状时，所用的高斯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。
缺点：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。
2、二次完全积分单元：优点：（1）应力计算结果很精确，适合模拟应力集中问题；（2）一般情况下，没有剪切自锁问题（shear locking）。
但使用这种单元时要注意：（1）不能用于接触分析；（2）对于弹塑性分析，如果材料不可压缩（例如金属材料），则容易产生体积自锁（volumetric locking）；（3）当单元发生扭曲或弯曲应力有梯度时，有可能出现某种程度的自锁。
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梁单元类型
abaqus梁单元类型abaqus梁单元类型，是指ABAQUS软件中能够处理梁体结构的有限元单元，包括BEAM188、BEAM189、BEAM T3D2、BEAM T3D2R、BEAMT3D2H等多种类型。
这些单元可以用于模拟不同的梁体结构，在结构分析和优化中发挥着重要作用。
下面将从三个方面来介绍abaqus梁单元类型。
一、单元节点对应关系ABAQUS中的每个梁单元都由两个节点以及它们之间的单元杆构成。
BEAM188、BEAM189和BEAM T3D2单元是三维梁单元，它们分别由8个、12个和2个节点定义，其中BEAM188和BEAM T3D2指定了旋转矩阵，而BEAM189采用了四元数来表示节点旋转状态。
BEAM T3D2R单元是二维梁单元，由2个节点定义，节点之间的杆沿着厚度方向被建模。
BEAM T3D2H单元也是二维梁单元，与BEAM T3D2R相似，但它支持主应力方向的旋转。
二、单元类型特点及区别不同的abaqus梁单元类型具有各自不同的特点和用途。
BEAM188单元稳定性较好，适用于大变形问题，但其计算量较大。
BEAM189单元可以模拟高度非线性的变形情况，但对计算资源的需求较高。
BEAMT3D2单元是一种轻量级的单元类型，能够模拟较大的变形，但难以处理非线性行为。
BEAM T3D2R和BEAM T3D2H可以用于模拟二维梁体，并支持旋转和主应力方向变换等操作。
三、参数设置方法在ABAQUS中，选择不同的梁单元类型，需要掌握相应的参数设置方法。
例如，BEAM188单元有多种材料模型可以选择，用户需要合理设置其弹性模量、泊松比、截面类型等参数。
BEAM189单元需要设定节点的四元素、实体材料的本构模型等信息。
BEAM T3D2单元需要输入节点坐标、截面积、弹性模量、剖分单元等信息。
BEAM T3D2R和BEAMT3D2H的设置类似，需要设定节点的坐标、材料信息、厚度和剖分等参数。
综上所述，abaqus梁单元类型在结构分析和优化中具有十分重要的作用，可用于模拟不同类型的梁体结构。
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。
单元类型选择
1、三维实体单元的类型及应用选择ABAQUS 具有丰富的单元库，单元种类多达433 种，共分为分8 大类：连续体单元（continuum element，即实体单元solidelement）、壳单元、薄膜单元、梁单元、杆单元、刚体单元、连接单元和无限元。
另外，abaqus 还提供了针对特殊问题的特种单元：如针对钢筋混凝土结构或轮胎结构的加强筋单元，针对海洋工程结构的土壤/管柱连接单元和锚链单元等。
用户还可以通过用户子程序来建立自定义单元。
因为别的单元，到目前为止我接触了解的不够深，所以暂且在这个帖子里先说一下八大类单元中的连续体单元（continuum element，即实体单元solidelement）。
在ABAQUS中，基于应力/位移的实体单元类型最为丰富：（1）在ABAQUS/Sandard中，实体单元包括二维和三维的线性单元和二次单元，均可以采用完全积分或缩减积分，另外还有修正的二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，以及非协调模式单元和杂交单元。
（2）ABAQUS/Explicit中，实体单元包括二维和三维的线性缩减积分单元，以及修正的二次二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，没有二次完全积分实体单元。
按照节点位移插值的阶数，ABAQUS里的实体单元可以分为以下三类：线性单元（即一阶单元）：仅在单元的角点处布置节点，在各个方向都采用线性插值。
二次单元（即二阶单元）：在每条边上有中间节点，采用二次插值。
修正的二次单元（只有Tri 或Tet 才有此类型）：在每条边上有中间节点，并采用修正的二次插值。
1、线性完全积分单元当单元具有规则形状时，所用的高斯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。
缺点：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。
2、二次完全积分单元优点：（1）应力计算结果很精确，适合模拟应力集中问题；（2）一般情况下，没有剪切自锁问题（shear locking）。
abaqus一次单元和完全积分单元
abaqus是一个用于有限元分析的强大软件。
在使用abaqus进行有限元分析时，用户需要选择合适的单元进行建模和求解。
abaqus中包含了多种类型的单元，其中一次单元和完全积分单元是比较常见且重要的两种类型。
本文将对这两种单元进行介绍和比较，以帮助用户更好地理解它们的特点和适用范围。
一次单元（C3D8）是abaqus中常用的一种典型六面体单元，其具有以下特点：1.1. 六面体单元：一次单元是一个六面体单元，具有8个节点和27个自由度。
它可以用于模拟各种三维结构的应力、应变分布和变形情况。
1.2. 简单高效：一次单元具有结构简单、计算高效的特点，适用于大多数情况下的有限元分析。
1.3. 局限性：但是，一次单元并不适用于所有情况。
在模拟高梯度场、弯曲效应或者非常规加载条件下，一次单元可能无法提供准确的结果。
相对而言，完全积分单元（C3D8I）是对一次单元的改进和扩展，其特点如下：2.1. 对弯曲效应和非线性材料有更好的适用性：完全积分单元具有更好的适用性，尤其是在模拟高梯度场、弯曲效应或者非线性材料的情况下更能提供准确的结果。
2.2. 全积分：完全积分单元是指在有限元积分时采用全积分法，这意味着对于单元内部的应力和应变的计算更加准确。
2.3. 计算量大：由于采用全积分法，完全积分单元的计算量较大，因此在处理大型模型或者需要高精度结果的情况下，需要考虑计算成本和时间。
一次单元和完全积分单元各有其特点和适用范围。
在实际应用中，用户需要根据具体的分析对象和需求来选择合适的单元类型。
对于结构简单、加载条件不太复杂的情况下，一次单元是一个非常合适的选择，它能够在保证计算效率的同时提供较为准确的结果；而对于复杂的加载条件或者非线性材料的模拟，完全积分单元则更能满足精度的要求。
对于有限元分析工程师来说，熟练掌握并灵活运用这两种单元类型是非常重要的。
3. 适用范围的具体案例在工程实践中，一次单元和完全积分单元的选择取决于具体的分析对象和需求。
abaqus壳单元类型与介绍
abaqus壳单元类型与介绍
Abaqus提供了多种壳单元类型，用于建模薄壳结构。
以下是几种常用的壳单元类型及其介绍：
1. S4R：四边形单元，适用于规则四边形薄壳结构。
单元的变形模态是平面应变模态。
2. S4RS：四边形单元，与S4R类似，但包含了剪切应变模态。
适用于需要考虑剪切效应的薄壳结构。
3. S4: 与S4R类似，但可以用于非规则四边形薄壳结构。
4. S4RSW：S4RS单元的扩展版本，增加了自由转动刚度。
适用于需要考虑薄壳结构的弯曲刚度和自由扭转刚度的情况。
5. S3: 三角形薄壳单元，适用于规则或非规则三角形薄壳结构。
与S4单元相比，S3单元具有更高的变形计算效率。
以上只是几种常见的壳单元类型，Abaqus还提供了其他类型的壳单元，如S8R、S9R、S8、S9等。
选择合适的壳单元类型需要根据具体的模型以及需要考虑的变形模态和计算效率来决定。
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。
abaqus单元形状
abaqus单元形状Abaqus软件是一种用于模拟和分析实体的有限元分析软件，使用者可以选择不同的单元类型来描述物体的形状和行为。
Abaqus提供了多种不同的单元类型，以适应不同类型的问题和目标。
下面我将介绍几种常见的Abaqus单元形状。
1. 线单元（Beam elements）: 线单元用于描述长而细的结构物，如梁和柱。
它们是一维元素，沿着长度方向进行分割，并通过节点连接。
这些单元可以模拟结构物的弯曲和扭转行为。
线单元通常使用于考虑结构物细长性质的工程问题。
2. 平面单元（Plane elements）: 平面单元用于描述平面或轴对称物体。
它们是二维元素，通常用于平面应力和平面应变问题的分析。
平面单元可以分为三角形单元和四边形单元。
三角形单元更适用于不规则形状，而四边形单元更适用于规则形状。
3. 壳单元（Shell elements）: 壳单元用于描述薄壁结构，如板、壳和薄膜等。
它们是二维元素，具有厚度。
壳单元可以包括模拟薄壁结构的平面应力、平面应变和轴对称问题。
壳单元分为四边形壳单元和三角形壳单元。
4. 体单元（Solid elements）: 体单元用于描述实体结构，如块体或立方体。
它们是三维元素，用于分析三维应力和应变问题。
体单元可以分为四面体单元和六面体单元。
四面体单元适用于非规则形状，而六面体单元适用于规则形状。
5. 结合单元（Combined elements）: 结合单元是使用不同类型单元进行组合的元素。
结合单元可以用于描述复杂的几何形状和行为。
例如，可以组合使用线单元、壳单元和体单元来模拟不同部分的结构。
6. 其他单元类型：除了上述常见的单元类型外，Abaqus还提供了许多其他单元类型，如弹簧单元、等效固体单元和连接单元等。
总之，Abaqus提供了丰富的单元形状选择，以满足不同类型的工程和科学问题的分析需求。
根据问题的性质和特点，使用者可以选择适合的单元类型来模拟和分析结构的形状和行为。
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受剪板单元类型
abaqus受剪板单元类型
在Abaqus中，对于受剪板单元类型，有几种常见的选择。
这些选择通常基于你正在模拟的具体问题和所需的精度。
以下是几种常见的受剪板单元类型：
四边形（Quadrilateral）：四边形是二维元素，通常用于模拟平面应变或平面应力问题。
如果你正在处理的是薄板或薄膜，并且剪切应变是主要的关注点，那么四边形是一个很好的选择。
六面体（Hexahedron）：六面体元素是三维元素，通常用于模拟三维问题。
当涉及到较大的剪切应变或三维效应时，可能需要使用六面体元素。
八面体（Octahedron）：八面体元素类似于六面体元素，但它们具有八个角点而不是六个。
这使得它们在某些情况下更适合模拟剪切行为，特别是当涉及到较大的剪切应变或需要更高的精度时。
二十面体（Icosahedron）：二十面体元素是一种非常灵活的元素类型，通常用于模拟复杂的几何形状和应变状态。
它们可以很好地处理剪切行为，特别是当涉及到复杂的应力分布和较高的剪切应变时。
选择哪种受剪板单元类型取决于你的具体问题和需求。
你可能需要根据你的模型的具体几何形状、应力和应变状态以及所需的精度来选择最适合的元素类型。
在进行模拟之前，进行一些试验和误差分析也是非常重要的，以确保所选的元素类型能够提供准确的模拟结果。
abaqus瞬态动力学的单元类型
abaqus瞬态动力学的单元类型
在ABAQUS中进行瞬态动力学分析时，单元类型的选择非常重要，因为它
直接影响到模拟的精度和计算效率。
以下是一些常用的单元类型：
1. 实体单元：用于模拟三维实体结构，如梁、板和块。
常见的实体单元类型包括六面体（如C3D8R）、四面体（如C3D4）和三棱柱（如C3D6）。
这些单元类型可以模拟复杂的几何形状和结构，适用于大多数瞬态动力学问题。
2. 膜单元：用于模拟薄膜结构，如覆盖层、气瓶和管道。
膜单元通常简化为二维问题，只考虑拉伸和压缩行为。
常见的膜单元类型包括四边形（如S4R）和六面体（如M3D6）。
3. 梁单元：用于模拟细长结构，如桥梁、支柱和悬臂梁。
梁单元可以承受弯曲和轴向力，并且具有较好的计算效率。
常见的梁单元类型包括线性梁（如BE1）和曲梁（如BE3）。
4. 薄壳和厚壳单元：用于模拟薄壁和厚壁圆筒、球壳和其他曲面结构。
这些单元类型可以很好地处理弯曲和剪切行为，适用于需要考虑几何非线性的问题。
5. 点单元：用于模拟节点位移或集中力/力矩。
点单元通常不直接用于瞬态
动力学分析，而是与其他单元类型结合使用，以实现复杂的边界条件或连接方式。
选择合适的单元类型需要根据具体问题来确定。
通常需要根据结构的几何形状、材料属性、边界条件和载荷来确定最合适的单元类型。
同时，还需要考虑计算效率和精度要求，以选择合适的单元大小和网格密度。
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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。
A1.14
ABAQUS/analysis_单元选择标准
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
• 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 .7
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
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
A1.8
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS/analysis_单元选择标准
Element type
单元类型选择标准
ABAQUS/analysis_单元选择标准
概述
• ABAQUS中的单元 • 结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元 • 使用连续体单元模拟弯曲 • 应力集中 • 接触 • 不可压材料 • 网格生成 • 选择实体单元总结
CAX8R: Continuum, AXisymmetric, 8-node, Reduced integration
CPE8PH: Continuum, Plane strain, 8-node, Pore pressure, Hybrid
DC3D4: Diffusion (heat transfer), Continuum, 3-D, 4-node
A1.12
ABAQUS/analysis_单元选择标准
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
ABAQUS/analysis_单元选择标准
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
• 连续体(实体)单元模型一般较大、并且昂贵，尤其对于三维问题。 • 如果合适，应该尽量使用结构单元(壳和梁)，以得到更经济的解。 – 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
DC1D2E: Diffusion (heat transfer), Continuum, 1-D, 2-node, Electrical
A1.11
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
• 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。
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
ABAQUS/analysis_单元选择标准
使用连续体单元模拟弯曲
• 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。 • 如果 = 0 ，厚度方向的应变yy 为 零。 • 没有薄膜剪切应变。 – 在圆弧上，线平行于梁轴。 xx
3-D 实体 表面模型
遭受发射冲击半球圆顶的壳模型
A1.15
ABAQUS/analysis_单元选择标准
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
• 梁单元 – 使用线模型构成的梁单元近似模 拟三维实体单元。 • 可以有效的模拟弯曲、扭转 和轴力。 • 有许多可用的横截面形状。
3-D 实体 线模型
• 还可以用工程常数的方式指 定横截面属性。
ABAQUS中的单元
积分点 • 在单元之内，刚度和单元质量在采样点，所谓的“积分点”，进行数值计算。 • 用于积分这些变量的数值算法将影响单元的行为。 • ABAQUS包含“全”积分和“减缩”积分单元。
A1.9
ABAQUS/analysis_单元选择标准
ABAQUS中的单元
• 全积分: – 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。