ABAQUS弹簧单元

ABAQUS中定义弹簧单元

2011-12-16 17:57

Abaqus Analysis User's Manual

29.1.1 Springs

Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit Abaqus/CAE References

Overview

Spring elements:

can couple a force with a relative displacement; in Abaqus/Standard can couple a moment with a relative rotation; can be linear or nonlinear; if linear, can be dependent on frequency in direct-solution steady-state dynamic analysis; can be dependent on temperature and field variables; and can be used to assign a structural damping factor to form the imaginary pa

ABAQUS中定义弹簧单元

2011-12-16 17:57

Abaqus Analysis User's Manual

29.1.1 Springs

Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit Abaqus/CAE References

Overview

Spring elements:

can couple a force with a relative displacement; in Abaqus/Standard can couple a moment with a relative rotation; can be linear or nonlinear; if linear, can be dependent on frequency in direct-solution steady-state dynamic analysis; can be dependent on temperature and field variables; and can be used to assign a structural damping factor to form the imaginary pa

在inp里修改弹簧单元设置之前，先要做2件事。 1、在cae中建立弹簧单元。

建模后进入interaction，special→springs/dashpots→create，在connectivity type选择connect two points,如下图：

分别选择混凝土和钢筋上面各1个点，或者随便选，后面都可以在inp中修改。选好以后按下图修改弹簧参数，1,1,900也是随便的，后面都可以在inp中修改，含义在后面解释。

2、找出混凝土和钢筋弹簧单元节点处的节点编号。

options→common建模完成后提交运算，运算出现几步的结果后，进入results，→labels→show node labels即可显示单元的节点。

若钢筋和混凝土节点重合，想单独查看钢筋或混凝土的节点，tools→display group→create→part instances，选择钢筋或混凝土，remove，即可隐藏

需查看混凝土内部的节点编号，可以用切片功能

ABAQUS在inp里添加弹簧单元全过程，以下是修改inp的方法，转载：作者：天天飞

ABAQUS在inp里添加弹簧单元全过程

模拟钢筋混凝土粘结滑移，以我现在的水平来看，大概有三个思路，一个

名称 tria3 CTRIA3— Triangular Connection Element 描述 Defines a triangular plate element (TRIA3) of the structural model. This element uses a 6 degree-of-freedom per node formulation 定义机构模型的三角形板单元。这一单元用每节点6自由度表达 CTRIAR entry is equivalent to CTRIA3. Unlike other Nastran codes, a 6 degree-of-freedom per node formulation is used for all shell elements. CTRIAR—Triangular Element Connection CTRIAR条目相当于CTRIA3。不像其他有限元软件代码，6自由度的每节点用于所有壳单元。 BMFACE—Barrier Mesh Face Defines quad or tria faces that are in turn used to define a barrier

名称 tria3 CTRIA3— Triangular Connection Element 描述 Defines a triangular plate element (TRIA3) of the structural model. This element uses a 6 degree-of-freedom per node formulation 定义机构模型的三角形板单元。这一单元用每节点6自由度表达 CTRIAR entry is equivalent to CTRIA3. Unlike other Nastran codes, a 6 degree-of-freedom per node formulation is used for all shell elements. CTRIAR—Triangular Element Connection CTRIAR条目相当于CTRIA3。不像其他有限元软件代码，6自由度的每节点用于所有壳单元。 BMFACE—Barrier Mesh Face Defines quad or tria faces that are in turn used to define a barrier

ABAQUS中实体单元的应用

在ABAQUS的单元库中，应用最广泛的是应力/位移实体单元族。对三维单元，可以选择六面体、四面体和楔形体；对二维单元则可在三角形与四边形之间进行选择。这些基本的单元形状，每一种都有线性和二次的两类选择。对六面体和四边形，还可选择完全积分或减缩积分。最后，还可选用标准元或杂交元列式。另外对线性六面体或四边形单元，还有个附加的功能，可选择非协调模式，而对二次的三角形或四面体单元可以应用修正列式。

若列出所有种类的单元，所面临的实体单元的总数目是相当大的，仅三维单元而言就超过20种。模拟的精度将强烈地依赖于所采用的单元类型。特别是在初次使用时，在这些单元中选择哪一个最为合适很可能是一件令人苦恼的事情。然而，用户会逐渐把这个工作看作是从一个20多件的工具组中，有能力选择最恰当的工具或单元来完成的一个有价值的工作。

这一章讨论了不同的单元列式和积分水平对一个特定分析的精度的影响。同时也讨论了一些选择实体单元的一般性原则。这些讨论提供了获得更多应用ABAQUS经验和知识的基础。在本节末的例子将允许用户应用这些知识建立和分析一个连接柄构件的模型。

4.1 单元列式和积分

通过图4-1所示的悬臂梁，可阐明单元阶数（线性或二次

Abaqus无限单元的建立方法

1. 什么是无限单元

无限单元是Abaqus单元库中的一种单元，它的单元形式如下图所示

2. 无限单元的作用

使用无限单元作为反射边界，将无反射，防止在边界上产生的应力波反射，重新进入模型，从而导致结果不正确。 3. 怎么建立无限单元

（1）先建立CAE模型，通过partition将需要设置为无限单元的部分分割，在mesh模块中设置该部分单元类型，这样在inp文件中需要设置为无限单元的部分就会集中在一起，方便修改其节点的编号顺序。

（2）在inp文件里对无限单元进行单元属性及编号的改变，需要注意无限单元的方向，在二维无限单元中，前两个节点所组成直线中点A与后两个节点所组成直线中点B，无限单元的方向就是A指向B的方向，如图1，二维无限元的方向是朝下；在三维无限单元中，前四个节点所组成平面的中心点C与后四个节点所组成平面的中心点D，无限单元的方向就是C指向D的方向，如图1，三维无限单元的方向朝右。 （3）将修改后的inp导入，建立job提交就可以了。 4. 实例讲解-钢丸撞击金属板

本人在做机械喷丸的模拟，其中设置金属板边界部分为无限单元：

（1）建立CAE，将金属板的边界partition切割，全部设置为C3D8

复合材料模型建模与分析

1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型

使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有：

方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点 （b）独立的网格通过“tie”绑定

图1.建模方法

上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性

应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-sepa

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

5 应用壳单元

应用壳单元可以模拟结构，该结构一个方向的尺度（厚度）远小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的应力。例如，压力容器结构的壁厚小于典型整体结构尺寸的1/10，一般就可以用壳单元进行模拟。以下尺寸可以作为典型整体结构的尺寸： ? ? ? ?

支撑点之间的距离。

加强件之间的距离或截面厚度有很大变化部分之间的距离。 曲率半径。

所关注的最高阶振动模态的波长。

ABAQUS壳单元假设垂直于壳面的横截面保持为平面。不要误解为在壳单元中也要求厚度必须小于单元尺寸的1/10，高度精细的网格可能包含厚度尺寸大于平面内尺寸的壳单元（尽管一般不推荐这样做），实体单元可能更适合这种情况。

5.1 单元几何尺寸

在ABAQUS中具有两种壳单元：常规的壳单元和基于连续体的壳单元。通过定义单元的平面尺寸、表面法向和初始曲率，常规的壳单元对参考面进行离散。但是，常规壳单元的节点不能定义壳的厚度；通过截面性质定义壳的厚度。另一方面，基于连续体的壳单元类似于三维实体单元，它们对整个三维物体进行离散和建立数学描述，其动力学和本构行为是类似于常规壳单元的。对于模拟接触问题，基于连续体的壳单元与常规的壳单元相比更加精确，因为它可以在双面接触中考虑厚度的变化。然而，