薄壳还是厚壳？一文看透 Abaqus 壳单元的核心区别与选型密码

壳问题通常分为两类：薄壳问题和厚壳问题。厚壳问题假设横向剪切变形的影响对求解很重要。另一方面，薄壳问题假设横向剪切变形足够小，可以忽略不计。  图 (a)    说明了薄壳的横向剪切行为： 最初垂直于壳表面的材料线在整个变形过程中保持笔直和正常。因此，假设横向剪切应变消失=0。   (b) 说明了厚壳的横向剪切行为：最初垂直于壳表面的材料线在整个变形过程中不 一定保持垂直于表面，从而增加了横向剪切柔韧性 (Y≠0)。 (a) 薄壳和 (b) 厚壳中横向壳部分的行为。

简单来说，壳问题分薄壳和厚壳。薄壳的横向剪切变形很小，几乎可以忽略，就像原本垂直于壳表面的线，变形后还是笔直且垂直于表面；厚壳则不同，横向剪切变形影响大，原本垂直的线变形后不一定垂直于表面了。 Abaqus 里有多种壳单元，通用壳单元薄壳和厚壳问题都能用。还有专用的仅薄壳和仅厚壳单元，它们都能应对大旋转，但只能处理小应变。仅薄壳单元有特定约束，仅厚壳单元在某些小应变应用中可能更准。 判断是薄壳还是厚壳问题，可看厚度跨度比。单一各向同性材料的壳，比率大于 1/15 算厚壳，小于 1/15 算薄壳，不过这只是近似标准，还得检查横向剪切效应。复合材料壳情况更复杂，像夹层复合材料几乎都要用厚壳建模，若不满足相关假设，就得用连续统元素。另外，通用和仅厚壳单元能得到横向剪切力和应变等相关数据。