Abaqus不同單元種類的解析精度對(duì)比

2017-01-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

ABAQUS中提供了豐富的單元類型,根據(jù)單元位移函數(shù)(形函數(shù))的不同,可以分為一次單元和二次單元,這兩種單元分別具有不同的特征。

對(duì)于一次單元,它存在以下特點(diǎn):

1. 解析負(fù)荷小,計(jì)算占用資源少;

2. 在沿著變形的方向,如果網(wǎng)格數(shù)量少,精度會(huì)很差,網(wǎng)格質(zhì)量差的話,精度也會(huì)降低。

3. 一次四面體單元,在結(jié)構(gòu)分析中的精度太差,一般不推薦使用。

對(duì)于二次單元,它存在以下特點(diǎn):

1. 解析負(fù)荷大,計(jì)算占用資源多;

2. 與一次單元相比,很少的二次單元就可以得到精度高的結(jié)果;

3. 中間節(jié)點(diǎn)的位置,對(duì)精度影響很顯著。

一般來說,不建議一次單元和二次單元的混合使用(除特殊場合外)。

下面就通過ABAQUS對(duì)不同階次類型的單元進(jìn)行受力比較:

首先是Shell單元,如圖為不同Shell單元受剪力的情況。

對(duì)不同Shell單元進(jìn)行求解計(jì)算,得到其位移和Von-Mises應(yīng)力分布云圖:

可以看到,求解結(jié)果及精度存在著很大的影響。這與單元的形狀和階次有很大的關(guān)系,二次四邊形單元得到的求解結(jié)果最精確,一次三角形最差。

然后再對(duì)不同的Shell單元施加彎曲載荷,如圖:

通過ABAQUS求解計(jì)算,分別得到其位移和Von-Mises分布圖,如下:

可以看到,在承受彎曲載荷時(shí),各單元求解所得到的結(jié)果相差不大。

再對(duì)Solid單元進(jìn)行剪力求解對(duì)比:

結(jié)果如下:

可見,二次四面體和二次六面體單元得到的結(jié)果最為精確,一次四面體單元表現(xiàn)出明顯的剪切自鎖現(xiàn)象。

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