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。

10 ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸，应选线性单元。

网格类型说明：

二次缩减积分：应力/位移的最佳选择（除了大位移（大应变）和接触）

粗网格沙漏也不严重

复杂应力下，自锁也不敏感

节点应力精度低与二次完全积分。

弹塑性问题，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。

二次完全积分（为保证应力梯度）：应力集中，应力计算结果精确，

不用于接触分析

弹塑性分析中对不可压缩材料易产生体积自锁。

单元发生扭曲或弯曲应力有梯度时，可能出现某种程度的自锁

线性缩减积分（细网格以克服沙漏）：

求解位移较精确

网格扭曲变形时，求解精度影响不大

弯曲分析不容易剪切自锁

可用于接触分析

应力集中处的节点应力不精确

线性完全积分：（因剪切闭锁）在小位移时方可用

用于局部应力集中

不用于弯曲（会剪切自锁）

非协调单元（网格应细分）：

弯曲问题中，厚度方向很少的单元也能保证精度，速度快

单元扭曲不能大

克服了剪切自锁问题

若单元扭曲小，求解位移、应力精确

楔形、四面体单元（效果差）：

不得已，才在不重要区域用

线性单元精度很差

二次单元精度较高，速度慢，能模拟任意形状

二次四面体单元适用于小位移无接触问题，速度慢。

在ABAQUS/Standard中选C3D10，

ABAQUS/Explicit中选。

如有大的塑性变形，或接触，也应选修正的二次四面体单元杂交单元：用于不可压缩或近似不可压缩材料

三维实体：

线性缩减积分：

沙漏：线性缩减积分单元模拟弯曲，积分点所有应力分量为零，变形能为零，单元没有刚度。粗网格情况下，这种零能量模式扩展，使结果无意义。

线性缩减积分单元模拟弯曲，在厚度方向至少采用四个单元。---为防止沙漏。

剪切闭锁：弯曲时，线性完全积分单元的边不能弯曲。如下图

壳单元类型选择

A 对于薄壳问题，常规壳单元的性能优于连续体壳单元；对于接触问题，连

续体壳单元的计算结果更加精确，因为它能在双面接触问题中考虑厚度的变化。

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，也适合于有变形弯曲的问题。

2线性、有限薄膜应变、缩减积分、四边形壳单元（S4R）性能稳定，适合范围很广。

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应用。

因为在单元内部是常应变近似场，求解弯曲变形喝高应变梯度问题时需精细的网格。

4考虑到在复合材料层合壳模型中剪切肉度的影响，可采用厚壳单元（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，对一般的小变形薄壳来说很有效，它们对剪力锁闭和薄膜锁闭不敏感。

6如果在接触分析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。

8在ABAQUS/Explicit中，如果包含任意大转动喝小薄膜应变，应先用小薄膜应变单元。

梁单元类型选择

1在任何包含接触的问题中，应使用B21或B31单元（线性剪切变形梁单元）2如果横向剪切变形很重要，则应采用B22和B32单元（二次Timoshenko梁单元）

3在ABAQUS/Standard的几何非线性模拟中，如果结构非常刚硬或非常柔软，应使用杂交单元，例如B21H喝B32H单元。

4如果在ABAQUS/Standard中模拟具有开口薄壁横截面的结构，应使用基于横截面翘曲理论的梁单元，例如B31OS、B32OS