ABAQUS 单元选择超全自己整理

做仿真的小伙伴们，还在为 ABAQUS 单元选择犯愁吗？今天给大家带来超详细的单元选择攻略，全是干货，赶紧收藏！

单元分类速览

ABAQUS 有 433 种单元，分为 8 大类：连续体单元（实体单元）、壳单元、薄膜单元、梁单元、杆单元、刚体单元、连接单元和无限元。

不同类型单元特点

• 线性单元与二次单元

  ：线性单元是一阶单元；二次单元为二阶单元；修正的二次单元只有 Tri 或 Tet 单元有。而且 ABAQUS/Explicit 中没有二次完全积分的连续体单元。  

• 线性完全积分单元

  ：承受弯曲载荷时会出现剪切自锁，单元过于刚硬，就算划分很细的网格，计算精度还是很差。  

• 二次完全积分单元

  ：应力计算结果精准，适合模拟应力集中问题，一般也没有剪切自锁问题。但它不能用于接触分析；对不可压缩的弹塑性材料（如金属）易产生体积自锁；单元扭曲或弯曲应力有梯度时，可能出现某种程度自锁。  

• 线性减缩积分单元

  ：单元中心只有一个积分点，存在沙漏数值问题，模拟承受弯曲载荷的结构时，沿厚度方向至少要划分四个单元。不过它位移计算结果较精确，网格有扭曲变形（如 Quad 单元角度远大于或小于 90°）时，分析精度不会受明显影响，在弯曲载荷下也不易发生剪切自锁。但需要较细网格克服沙漏问题，若以应力集中部位的节点应力为分析目标，就不能选它。  

• 二次减缩积分单元

  ：能保持线性减缩积分单元的优点，即使不划分很细的网格也不会有严重沙漏问题，在复杂应力状态下对自锁问题也不敏感。不过它不能用于接触分析和大应变问题，节点应力精度往往低于二次完全积分单元。  

• 非协调模式单元

  ：仅在 ABAQUS/Standard 中有，能克服线性完全积分单元的剪切自锁问题。在单元扭曲较小的情况下，位移和应力结果很精确；弯曲问题中厚度方向只需很少单元，就能得到和二次单元相当的结果，计算成本还明显降低，也容易扩展到非线性、有限应变得位移。但所关心部位的单元扭曲较大，尤其是出现交错扭曲时，分析精度会降低。  

• Tri 或 Tet 单元

  ：线性 Tri 或 Tet 单元精度很差，别在模型关心部位及其附近用；二次 Tri 或 Tet 单元精度较高，能模拟任意几何形状，但计算代价比 Quad 或 Hex 单元大，能用 Quad 或 Hex 单元就尽量不用 Tri 或 Tet 单元。二次 Tet 单元（C3D10）适合 ABAQUS/Standard 中的小位移无接触问题；修正的二次 Tet 单元（C3D10M）适合 ABAQUS/Explicit 和 ABAQUS/Standard 中的大变形和接触问题。另外，用自有网格不容易通过布置种子控制实体内部单元大小。  

• 杂交单元

  ：在 ABAQUS/Standard 中，每种实体单元都有对应的杂交单元，用于不可压缩材料（泊松比为 0.5，如橡胶）或近似不可压缩材料（泊松比大于 0.475）。除平面应力问题外，普通单元不能模拟不可压缩材料响应，因为此时单元应力不确定。而 ABAQUS/Explicit 中没有杂交单元。