Abaqus不同单元种类的解析精度对比

2017-01-20 by:CAE仿真在线来源:互联网

ABAQUS中提供了丰富的单元类型,根据单元位移函数(形函数)的不同,可以分为一次单元和二次单元,这两种单元分别具有不同的特征。

对于一次单元,它存在以下特点:

1. 解析负荷小,计算占用资源少;

2. 在沿着变形的方向,如果网格数量少,精度会很差,网格质量差的话,精度也会降低。

3. 一次四面体单元,在结构分析中的精度太差,一般不推荐使用。

对于二次单元,它存在以下特点:

1. 解析负荷大,计算占用资源多;

2. 与一次单元相比,很少的二次单元就可以得到精度高的结果;

3. 中间节点的位置,对精度影响很显著。

一般来说,不建议一次单元和二次单元的混合使用(除特殊场合外)。

下面就通过ABAQUS对不同阶次类型的单元进行受力比较:

首先是Shell单元,如图为不同Shell单元受剪力的情况。

对不同Shell单元进行求解计算,得到其位移和Von-Mises应力分布云图:

可以看到,求解结果及精度存在着很大的影响。这与单元的形状和阶次有很大的关系,二次四边形单元得到的求解结果最精确,一次三角形最差。

然后再对不同的Shell单元施加弯曲载荷,如图:

通过ABAQUS求解计算,分别得到其位移和Von-Mises分布图,如下:

可以看到,在承受弯曲载荷时,各单元求解所得到的结果相差不大。

再对Solid单元进行剪力求解对比:

结果如下:

可见,二次四面体和二次六面体单元得到的结果最为精确,一次四面体单元表现出明显的剪切自锁现象。

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