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abaqus应该如何实现不同单元类型在相交边界上的过渡呢-和记娱乐怡情博娱188

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-06-28 | 41 次浏览 | 分享到:

使用分割工具(partition)将部件分为两部分一部分使用线性六面体单元c3d8i;另一部分使用二次四面体单元c3d10m。在生成网格时,abaqus/cae会提示“两个区域的网格不协调”(如图9-1所示)。如果两个区域都使用线性单元或都使用二次单元,就不会出现这样的问题。应该如何实现不同单元类型在相交边界上的过渡呢?

 

线性单元的边上没有中间节点,而二次单元的边上有中间节点,因此在线性单元和二次单元交界处的位移场是不协调的(如图9-2a所示)。

 

图9-2二次四面体单元和线性六面体单元交界处的两种可能情况a)变形前:二次四面体单元的中间节点c位于线性六面体单元的边6上b)变形后:四面体单元的中间节点c(主面节点)不再位于六面体单元的边ab(从面)上,即出现了位移不协调,会出现异常的额外应力c)变形后:四面体单元的中间节点c(从面节点)仍然位于六面体单元的边ab(主面)上,即位移是协调的,不会出现异常的外应力 


9-2二次四面体单元和线性六面体单元交界处的两种可能情况a)变形前二次四面体单元的中间节点c位于线性六面体单元的边6上b)变形后四面体单元的中间节点c(主面节点)不再位于六面体单元的边ab(从面)上,即出现了位移不协调,会出现异常的额外应力c)变形后四面体单元的中间节点c(从面节点)仍然位于六面体单元的边ab(主面)上,即位移是协调的,不会出现异常的外应力

 

abaqus/cae会自动在两种单元的交界处定义两个内部面(suace),即线性六面体单元的面和二次四面体单元的面,并在这两个面之间建立绑定约束(tie),这时有两种可能

 

1)如果线性六面体单元的面是绑定约束的从面(slavesurace),二次四面体单元的面是主面(master surface),受力变形后模型就会出现位移不协调的问题(如图9-2b所示)。查看应力结果时,会在两种网格的交界处看到远远高于正常值的额外应力。

 

2)如果线性六面体单元的面是主面,二次四面体单元的面是从面,就不会出现位移不协调的问题(如图9-2c所示),在两种网格的交界处不会出现额外应力。上述问题的本质是定义绑定约束时,应该让网格较细的面(二次四面体单元的面)作为从面。类似地,假如是在两个实体之间定义绑定约束或接触,无论这两个实体的单元阶次是否相同,都应该将网格较细的面定义为从面。

 

abaqus6.7版本解决了上述问题,会自动采用上述第2种方式,得到正确的分析结果,但在 abaqus6.7之前的版本中,上面提到的两种情况都有可能出现,大多数时候都会出现情况1,得到异常的应力结果。为避免这种问题,可以采取以下解决方法。

 

1)生成odb文件完成全部建模工作后,提交分析。不需要等待分析结束,就可以在abaqus/cae打开所生成的db件。

 

2)查看主面和从面单击窗口顶部工具栏中的品按钮,将tem设为surfaces,将method设为internalsets。这时会在对话框右侧看到一些abaqus/cae自动生成的以“_t’开头的面,其中以“_m”结尾的面是绑定约束的主面,以“_s”结尾的面是绑定约束的从面。选择其中的一个面,然后选中highlightitemsin viewport,就可以高亮显示这个面。如果看到以“_m”结尾的面(例如_70_part-1-1_m)是由二次四面体单元构成的,则需要将它与_topart-1-i_s面互换,具体方法如下所述。

 

3)互换主面和从面回到cae模型中,单击菜单file→model-edit keywords,找到定义上述绑定约束的语句,例如

 

*surface,type =element,name=_t0_part-1-1_m, internal

*surface, type =element, name=_to _psrt-1-1_s, internal

*tie,name=_t0_part-1-1,position tolerance =19.7317

_t0 part-1-1_s,_t0 part-1-1_m

 

对其中前两行语句中两个面的名称作一下互换,即

*surface, type=element,name=_t0_part-1-1_s, internal

*surface, type = element, name=_t0_part-1-1_m, internal

*tie,name =_t0_part-1-1, position tolerance =19.7317_t0_part-1-1_s,_t0_part-1-1_m

 

4)保存模型,重新提交分析。这时就不会再出现由于位移不协调所产生的异常应

力。

 

在为三维实体部件划分网格时,应该尽量划分六面体(hex)单元网格,因为它们能够以较小的计算代价得到较高的结果精度。

 

如果部件的几何形状较复杂,无法生成六面体单元网格,就必须采用四面体(tet)单元网格。这时应注意,四面体线性单元(c3d4)过于刚硬,计算精度很差,应该使用修正的二次四面体单元(c3d10m),它的计算精度很高,在接触分析和弹塑性分析中也同样适用,但其缺点是计算代价很大。

 

一种常用的折中方法是:使用分割工具(partition)将部件分为几个部分,在几何形状较规则的部分生成六面体单元网格,以减小模型规模,得到形状规则的单元,获得较高的求解精度;在另外一些形状复杂的部分生成四面体单元网格,使用c3d10m单元,这时要注意上面介绍的位移场协调问题。

 

(内容、图片来源:《abaqus有限元分析常见问题解答》,侵删)

 

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