【正文】 全積分、一階實體單元中的問題。對六面體和四邊形單元而言，所謂規(guī)則形狀是指單元的邊是直線并且邊與邊相交成直角，在任何邊中的節(jié)點都位于邊的中點上。 單元的數(shù)學描述和積分單元階數(shù)（線性或二次）、單元數(shù)學描述和積分水平對結構模擬精度都會產(chǎn)生影響。模擬的精度很大程度上依賴于模型中采用的單元類型。四、應用實體單元Standard實體單元庫與Explicit實體單元庫有所不同，前者包括可以使用的所有單元類型，還有雜交和非協(xié)調(diào)模式單元；而后者主要是一階線性插值單元，以及修正的二階插值三角形和四面體單元，沒有完全積分或者規(guī)則的二階單元。⑸ 為了提高計算效率，模型中的任何部分都可以定義成為一個剛性體，它僅在其參考點上具有自由度。⑶ 單元的名字完整地表明了單元族、數(shù)學描述、節(jié)點數(shù)目以及積分類型。Explicit單元庫中的單元是Standard單元庫中的單元的子集。對三維單元，有3平動3轉(zhuǎn)動自由度；對平面和軸對稱單元，參考點有自由度1，2和6（繞3軸轉(zhuǎn)動）。最后的字符表示在單元中的節(jié)點數(shù)目。還有剛性體從屬節(jié)點（rigid body slave nodes）。 剛性體部件一個剛性體的運動是由單一節(jié)點控制的：剛性體參考點。剛性體和部分剛性體并不影響整體時間增量，也不會顯著地影響求解的整體精度。 確定何時使用剛性體將部分模型表示為剛性體而不是變形的有限元體，其優(yōu)點是提高計算效率，已經(jīng)稱為部分剛性體的單元不進行單元層次的計算。所有的桁架單元必須提供桁架截面性質(zhì)、與單元相關的材料性質(zhì)定義和指定的橫截面面積。在二維和三維中有線性和二次桁架，在Eplicit中沒有二次桁架。二維梁在每個節(jié)點處有三個自由度：2個平移（1和2）和1個繞模型的平面法線轉(zhuǎn)動的自由度（6）。⑵ 自由度三維梁單元每個節(jié)點有6個自由度：3三平移和3個轉(zhuǎn)動。第三個字符表示采用的插值：1表示線性插值，2表示二次插值，3表示三次插值。ABAQUS中梁單元的名字以字母B 開頭。用戶也可以定義局部材料坐標系，在大位移分析中它隨著單元變形而轉(zhuǎn)動。⑷ 單元輸出變量以位于每個殼單元上表面上的局部材料方向的方式定義殼單元的輸出變量。以合力和合力矩的方式計算響應，只有在被要求輸出時，才會計算應力與應變。這種情況下，ABAQUS以截面工程參量（面積、慣性矩等）的方式直接模擬殼體的橫截面行為，所以，無需讓ABAQUS在單元橫截面上積分任意變量。用戶可以在殼厚度方向上指定任意奇數(shù)個截面點。所選的點稱為截面點（section point），如下圖所示。在分析過程中或分析開始時，可以計算殼的橫截面剛度。軸對稱殼單元的每個節(jié)點處有三個自由度：1 r方向的平移；2 z方向的平動；6 rz平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。然而需要的話，可以使節(jié)點處的全部6個自由度都被激活，例如，施加轉(zhuǎn)動的邊界條件，或節(jié)點位于殼的折線上。S4RS,S3RS沒有考慮翹曲，而S4RSW（warp）則考慮了翹曲。該程序提供了帶有線性插值的三角形和四邊形單元，也有線性軸對稱殼單元。而S4單元和其他三角形殼單元則采用完全積分。在程序中包含線性和二次插值的三角形和四邊形單元，以及線性和二次的軸對稱殼單元。三維“厚”和“薄”殼單元類型提供了任意大的轉(zhuǎn)動，但是僅僅考慮小應變。⑴ 殼單元庫在Standard中，一般的三維殼單元有三種不同的數(shù)學描述：一般性目的（generalpurpose）的殼單元、僅適合薄殼（thinonly）的殼單元和僅適合厚殼（thickonly）的殼單元。通過定義單元的平面尺寸、表面法線和初始曲率，常規(guī)的殼單元對參考面進行離散。除了軸對稱殼的情況外，在殼單元名字中的第一個數(shù)字表示在單元中節(jié)點的數(shù)目，而在軸對稱殼單元名字中的第一個數(shù)字表示插值的階數(shù)。 殼單元殼單元用來模擬那些一個方向的尺寸（厚度）遠小于其他方向的尺寸，并且沿厚度方向的應力可以忽略的結構。然而，ABAQUS允許用戶為單元變量定義一個局部坐標系，該坐標系在大位移模擬中隨著單元的運動而轉(zhuǎn)動。因此，在積分點處應力分量是作用在整體坐標系的1方向，如下圖所示。數(shù)學描述和積分方式都對實體單元的精度產(chǎn)生顯著影響。在ABAQUS/Standard中，對于四邊形或六面體（磚形）單元，可以在完全積分和減縮積分之間進行選擇。對于平面應力和平面應變單元，可能要指定單元的厚度，或者采用為1的默認值。⑷ 單元性質(zhì)所有的實體單元必須賦予截面性質(zhì)，它定義了與單元相關的材料和任何附加的幾何數(shù)據(jù)。⑶ 自由度應力/位移實體單元在每個節(jié)點處都有平移自由度。二維實體單元必須在12平面內(nèi)定義，并使節(jié)點編號順序繞單元周界是逆時針的，如下圖所示：當使用前處理器生成網(wǎng)格時，要確保所有點處的單元法線沿著同一方向，即正向，沿著整體坐標的3軸。它適合于模擬諸如承受剪切載荷的軸對稱橡膠支座的問題。它適合于模擬圓桶形結構的扭轉(zhuǎn)，如軸對稱的橡膠套管。這種單元列式特別適合于厚截面的熱應力分析。ABAQUS/Standard也提供了廣義平面應變單元、可以扭曲的軸對稱單元和具有反對稱變形的軸對稱單元。② 平面應力（plain stress）單元，假設離面應力為零，適合用來模擬薄結構。⑵ 二維實體單元庫ABAQUS具有幾種離面行為互不相同的二維實體單元。在ABAQUS中，應盡可能使用六面體或二階修正的四面體單元。在ABAQUS中，應力/位移實體單元的名字以字母C開頭；隨后的兩個字母表示維數(shù)，并且通常表示（并不總是）單元的有效自由度；字母3D表示三維單元；AX表示軸對稱單元；PE表示平面應變單元；而PS表示平面應力單元。顧名思義，實體單元簡單地模擬部件中地一小塊材料，能夠用來構建具有幾乎任何形狀、承受幾乎任意載荷的模型。ABAQUS/Standard提供了完全積分和減縮積分單元；除了修正的四面體和三角形單元外，ABAQUS/Explicit只提供了減縮積分單元。對于ABAQUS中的一些實體單元，可以選擇應用完全積分或者減縮積分，對于一個給定的問題，這種選擇對于單元的精度有著明顯影響。例如雜交單元由其名字末尾的“H”字母來標識。ABAQUS/Standard的某些單元族除了具有標準的數(shù)學公式描述外，還有一些其他可供選擇的公式描述。為了適用于不同類型的行為，在ABAQUS中的某些單元族包含了幾種采用不同數(shù)學描述的單元。歐拉方法通常用于流體力學模擬。在不考慮自適應網(wǎng)格（adaptive meshing）的情況下，在ABAQUS中所有的應力/位移單元的行為都是基于拉格朗日（Lagrangian）或材料（material）描述；在分析中，與單元關聯(lián)的材料保持與單元關聯(lián)，并且材料不能從單元中流出和越過單元的邊界。這樣，一階三維梁單元稱為B31，而二階三維梁單元稱為B32，對于軸對稱殼單元和膜單元采用了類似的約定。如8節(jié)點實體單元稱為C3D8；8節(jié)點一般殼單元稱為S8R。如下圖所示：ABAQUS/Standard提供了對于線性和二次單元的廣泛選擇，ABAQUS/Eplicit僅提供線性單元，及二次梁單元和修正的四面體、三角形單元。② 在每條邊上有中間節(jié)點的單元，采用二次插值，常稱為二次單元或二階單元。通常插值的階數(shù)由單元采用的節(jié)點數(shù)目決定。軸對稱單元是個例外，其位移和旋轉(zhuǎn)的自由度規(guī)定如下：1 r方向的平移；2 z方向的平移；6 rz平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動除非在節(jié)點處已經(jīng)定義了局部坐標系，否則方向r（徑向）和z（軸向）分別對應于整體坐標的1和2方向。在ABAQUS中使用的關于自由度的順序約定如下：1 1方向的平移；2 2方向的平移；3 3方向的平移；4 繞1軸的轉(zhuǎn)動；5 繞2軸的轉(zhuǎn)動；6 繞3軸的轉(zhuǎn)動；7 開口截面梁單元的翹曲；8 聲壓、孔隙壓力或靜水壓力；9 電勢11 對于實體單元的溫度（或質(zhì)量擴散分析中的歸一化濃度），或者在梁和殼的厚度上第一點的溫度；12+ 在梁和殼厚度上其他點的溫度（繼續(xù)增加自由度）。某些單元族，諸如梁和殼單元族，還包括轉(zhuǎn)動的自由度。⑵ 自由度自由度是在分析中計算的基本變量。單元名字中的第一個字母或者字母串表示該單元屬于哪個單元族。⑴ 單元族下圖給出了應力分析中常用的單元族。 單元的表征每個單元表征如下：① 單元族② 自由度（DOF，與單元族直接相關）③ 節(jié)點數(shù)目④ 數(shù)學描述⑤ 積分ABAQUS中每個單元都有唯一的名字，例如T2D2，S4R，C38I等。 有限單元在ABAQUS/Explicit中的單元是在ABAQUS/Standard中的單元的一個子集。任何物體或物體的局部均可以定義作為剛性體；大多數(shù)單元類型都可以用于剛性體的定義（也有例外）。三、有限單元和剛性體有限單元和剛性體是ABAQUS模型的基本構件。進入Mesh，模塊，從主菜單中選擇Mesh→Element Type，在視區(qū)中選擇桁架，并將Element Library（單元庫）改變?yōu)镋xplicit。根據(jù)所選擇的單元庫，ABAQUS/CAE會自動地過濾單元類型。進入Property模塊，Materal→Edit→Steel,在General→Density，輸入密度值。在主菜單中選擇Output→History Output Requests→Manager；在對話框中單擊Edit，顯示歷史變量輸出編輯器，進行輸出相關修改。創(chuàng)建一個集合：將當前分析步改變?yōu)锳pply load，從主菜單中選擇Tools→Set→Create，彈出對話框中改變集合名。⑵ 修改輸出要求由于是動態(tài)分析，所以將中心點的位移作為歷史變量輸出將有助于分析問題。在重新提交作業(yè)之前，需要將靜態(tài)（static）分析步修改為顯示動態(tài)（explicit dynamic）分析步，并修改輸出要求和材料定義以及單元庫。在運行之前，將已經(jīng)存在的模型復制成新的模型，命名為Explicit。在Output Variable選項中選定應輸出的變量；在Set up選項中設置變量輸出的類型與形式。在主菜單中選擇View→ODB Display Options，在這個對話框中，單擊Entity Display頁，可以設置邊界條件的顯示。顯示模型形狀及數(shù)據(jù)，從主菜單Plot選項中進行查看；顯示動畫效果，可從animate選項中進行查看。 用ABAQUS/CAE進行后處理ABAQUS在模擬過程中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，可以用不同的圖形方法顯示：變形圖、等值線圖、矢量圖、動畫和XY曲線圖；也可以創(chuàng)建一個輸出數(shù)據(jù)報告。為了確保模型定義的正確性，并檢查是否具有足夠的磁盤空間和可用內(nèi)存來完成分析運算，在運行一個模型之前，用戶必須進行數(shù)據(jù)檢查分析（datacheck）。 運行分析當數(shù)據(jù)檢查分析完成和沒有出錯的信息后，則運行分析計算。單擊Errors（錯誤）和Warning（警告）頁，顯示數(shù)據(jù)（.dat）和信息（.msg）文件中出現(xiàn)的前十個出錯信息或者前十個警告信息。監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)：從Job Manager（作業(yè)管理器）右側的按鈕，單擊Moniter（監(jiān)控器）打開作業(yè)監(jiān)控對話框（該對話框只有在作業(yè)Submitted提交后才有效）對話框的上半?yún)^(qū)顯示了在ABAQUS分析中所創(chuàng)建的狀態(tài)文件（.sta）中的信息。狀態(tài)欄的顯示信息如下：None 當分析輸入文件正在被生成時；Submitted 當作業(yè)正在被提交分析時；Running 當ABAQUS運算分析模型時；Completed 當分析運算完成時，并將輸出寫入到輸出數(shù)據(jù)庫；Aborted 如果ABAQUS/CAE發(fā)現(xiàn)輸入文件或者分析存在問題并且終止分析時。確認Job Type（作業(yè)類型）設置為Data Check(數(shù)據(jù)檢查)。進入Job模塊，選擇Job→Manager，顯示作業(yè)管理器，選擇創(chuàng)建作業(yè)對話框，進行相關設置后完成。切換至Mesh選項頁，選中Show node labels（顯示節(jié)點標記）與Show element labels（顯示單元標記）。從主菜單中選擇Seed→Instance，在部件上撒種子，進行相關設置；在主菜單中選擇Mesh→Instance，對部件進行網(wǎng)格劃分?！鳌鳌鳌鳌鳍?設置ABAQUS單元類型△△△△△選擇Mesh模塊，選擇Mesh→Element，彈出Element type對話框，選擇區(qū)域，進行設置，必須設置正確的單元類型才能計算。用戶可以選擇ABAQUS/CAE使用的創(chuàng)建網(wǎng)格、單元形狀和單元類型的網(wǎng)格生成技術。與邊界條件使用基本一樣，通過Load Manager窗口進行Load的編輯與修改。⑵ 施加載荷術語載荷通常包括：集中力，力偶，壓力，非零邊界條件，體力，溫度等。⑴ 施加邊界條件選擇Module列表中Load進入載荷模塊，有幾個約束就要創(chuàng)建幾個邊界條件。 在模型上施加邊界條件和載荷在結構分析中，邊界條件施加在模型中的已知位移或轉(zhuǎn)動區(qū)域，模擬時可以將這些區(qū)域進行約束從而使其保持固定（零位移/轉(zhuǎn)動），或者指定非零位移/轉(zhuǎn)動。前者按鈕出現(xiàn)在包含只讀數(shù)據(jù)的對話框中，允許你閱讀輸出設置，但是你要修改輸出變量的設置必須應用里面的編輯器，單擊Dismiss按鈕直接關閉對話框；而后者出現(xiàn)在允許做出修改的對話框中，單擊Cancel按鈕可關閉對話框，但是不保存所修改的內(nèi)容。在主菜單中選擇Output→Field Output Requests→Manager，對輸出變量進行管理，或者在左側工具欄中進行操作。每創(chuàng)建一個分析步，ABAQUS/CAE就默認生成一個該步驟的輸出要求。④結果保存在一個二進制文件中，用于第三方軟件進行后處理，寫入到ABAQUS結果（.fil）文件。僅在ABAQ