ABAQUS中Continuum(solid)单元特点总结

ABAQUS学习Abaqus 标准版共有“部件（part）”、“材料特性（propoterty）”、“装配（assemble）”、“计算步骤（step）”、“交互（interaction）”、“加载（load）”、“单元划分（mesh）”、“计算（job）”、“后处理（visualization）”、“草图（sketch）”十大模块组成。

建模方法：一个模型（model）通常由一个或几个部件（part）组成，“部件”又由一个或几个特征体（feature）组成，每一个部分至少有一个基本特征体（base feature），特征体可以是所创建的实体，如挤压体、切割挤压体、数据点、参考点、数据轴，数据平面，装配体的装配约束、装配体的实例等等。

1．首先建立“部件”（1）根据实际模型的尺寸决定部件的近似尺寸，进入绘图区。

绘图区根据所输入的近似尺寸决定网格的间距，间距大小可以在edit 菜单sketcher options 选项里调整。

（2）在绘图区分别建立部件中的各个特征体，建立特征体的方法主要有挤压、旋转、平扫三种。

同一个模型中两个不同的部件可以有同名的特征体组成，也就是说不同部件中可以有同名的特征体，同名特征体可以相同也可以不同。

部件的特征体包括用各种方法建立的基本特征体、数据点（datum point）、数据轴（d atum axis）、数据平面（datum plane）等等。

（3）编辑部件可以用部件管理器进行部件复制，重命名，删除等，部件中的特征体可以是直接建立的特征体，还可以间接手段建立，如首先建立一个数据点特征体，通过数据点建立数据轴特征体，然后建立数据平面特征体，再由此基础上建立某一特征体，最先建立的数据点特征体就是父特征体，依次往下分别为子特征体，删除或隐藏父特征体其下级所有子特征体都将被删除或隐藏。

××××特征体被删除后将不能够恢复，一个部件如果只包含一个特征体，删除特征体时部件也同时被删除×××××2．建立材料特性（1）输入材料特性参数弹性模量、泊松比等（2）建立截面（section）特性，如均质的、各项同性、平面应力平面应变等等，截面特性管理器依赖于材料参数管理器（3）分配截面特性给各特征体，把截面特性分配给部件的某一区域就表示该区域已经和该截面特性相关联3．建立刚体（1）部件包括可变形体、不连续介质刚体和分析刚体三种类型，在创建部件时需要指定部件的类型，一旦建立后就不能更改其类型。

ABAQUS单元类型及特点汇总1、单元表征单元族：单元名字里开始的字母标志着这种单元属于哪一个单元族。

C3D8I是实体单元；S4R是壳单元；CINPE4是无限元；梁单元；刚体单元；膜单元；特殊目的单元，例如弹簧，粘壶和质量；桁架单元。

自由度dof（和单元族直接相关）：每一节点处的平动和转动1 1方向的平动2 2方向的平动3 3方向的平动4 绕1轴的转动5 绕2轴的转动6 绕3轴的转动7 开口截面梁单元的翘曲8 声压或孔隙压力9 电势11 度（或物质扩散分析中归一化浓度）12＋梁和壳厚度上其它点的温度轴对称单元1 r方向的平动2 z方向的平动6 r-z方向的转动节点数：决定单元插值的阶数数学描述：定义单元行为的数学理论积分：应用数值方法在每一单元的体积上对不同的变量进行积分。

大部分单元采用高斯积分方法计算单元内每一高斯点处的材料响应。

单元末尾用字母“R”识别减缩积分单元，否则是全积分单元。

ABAQUS拥有广泛适用于结构应用的庞大单元库。

单元类型的选择对模拟计算的精度和效率有重大的影响；节点的有效自由度依赖于此节点所在的单元类型；单元的名字完整地标明了单元族、单元的数学描述、节点数及积分类型；所用的单元都必须指定单元性质选项。

单元性质选项不仅用来提供定义单元几何形状的附加数据，而且用来识别相关的材料性质定义；对于实体单元，ABAQUS参考整体笛卡尔坐标系来定义单元的输出变量，如应力和应变。

可以用*ORIENTATION选项将整体坐标系改为局部坐标系；对于三维壳单元，ABAQUS参考建立在壳表面上的一个坐标系来定义单元的输出变量。

可以用*ORIENTATION选项更改这个参考坐标系。

2．实体单元(C)实体单元可在其任何表面与其他单元连接起来。

C3D:三维单元CAX:无扭曲轴对称单元，模拟3600的环，用于分析受轴对称载荷作用，具有轴对称几何形状的结构；CPE:平面应变单元，假定离面应变ε33为零，用力模拟厚结构；CPS:平面应力单元，假定离面应力σ33为零，用力模拟薄结构；广义平面应变单元包括附加的推广：离面应变可以随着模型平面内的位置线性变化。

CAABSF 同上DQUAD4 无Tetra4CTETRA—Four-sidedSolid Element withfour or ten gridpointsDefines the connections of the CTETRA element定义了CTETRA 单元的连接DTETRA4 无Pyramid5CPYRA_S3/S3R 单元可以作为通用壳单元使用。

由于单元中的常应变近似，需要划分较细的网格来模拟弯曲变形或高应变梯度。

S4R 单元性能稳定，适用范围很广对于复合材料，为模拟剪切变形的影响，应使用适于厚壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、S8R），并要注意检查截面是否保持平面。

对于几何非线性分析，在ABAQUS/Standard 中的小应变壳单元（S4R5, S8R, S8R5, S8RT, S9R5, STRI3, 和STRI65）使用总体拉格朗日应变算法，应力应变可以相对于参考构型的材料方向改定。

垫片单元是小应变小位移单元，默认情况下其应力应变值也是以初始参考构型定义的行为方向输出。

对于有限膜应变单元（所有的膜单元以及S3/S3R, S4, S4R, SAX,和SAXA 单元）和在ABAQUS/Explicit 中的小应变单元，其材料方向是随着曲面的平均刚性旋转运动而变以形成当前构型的材料方向。

此时这些单元的应力应变则是根据当前的参考构型中的材料方向给出的。

（更详细地说明可以参考ABAQUS 相关手册）。

用户可以决定与*section print 和*section file 相关的局部坐标系统是固定不动还是随着曲面的平均刚性运动而旋转。

S3/S3R 单元可以作为‎通用壳单元使‎用。

由于单元中的‎常应变近似，需要划分较细‎的网格来模拟‎弯曲变形或高‎应变梯度。

S4R 单元性能稳定‎，适用范围很广‎
对于复合材料‎，为模拟剪切变‎形的影响，应使用适于厚‎壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、
S8R），并要注意检查‎截面是否保持‎平面。

对于几何非线‎性分析，在ABAQU‎S/Standa‎r d中的小应‎变壳单元（S4R5, S8R, S8R5, S8RT, S9R5, STRI3, 和 STRI65‎）使用总体拉格‎朗日应变算法‎，应力应变可以‎相对于参考构‎型的材料方向‎改定。

垫片单元是小‎应变小位移单‎元，默认情况下其‎应力应变值也‎是以初始参考‎构型定义的行‎为方向输出。

对于有限膜应‎变单元（所有的膜单元‎以及S3/S3R, S4, S4R, SAX,和SAXA单元‎）和在ABAQ‎U S/Explic‎i t 中的小应‎变单元，其材料方向是‎随着曲面的平‎均刚性旋转运‎动而变以形成‎当前构型的材‎料方向。

此时这些单元‎的应力应变则‎是根据当前的‎参考构型中的‎材料方向给出‎的。

（更详细地说明‎可以参考AB‎A QUS相关‎手册）。

用户可以决定‎与*sectio‎n print和‎*sectio‎n file相关‎的局部坐标系‎统是固定不动‎还是随着曲面‎的平均刚性运‎动而旋转。

S3/S3R 单元可以作为通用壳单元使用。

由于单元中的常应变近似，需要划分较细的网格来模拟弯曲变形或高应变梯度。

S4R 单元性能稳定，适用围很广对于复合材料，为模拟剪切变形的影响，应使用适于厚壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、S8R），并要注意检查截面是否保持平面。

对于几何非线性分析，在ABAQUS/Standard中的小应变壳单元（S4R5, S8R, S8R5, S8RT, S9R5, STRI3, 和STRI65）使用总体拉格朗日应变算法，应力应变可以相对于参考构型的材料方向改定。

垫片单元是小应变小位移单元，默认情况下其应力应变值也是以初始参考构型定义的行为方向输出。

对于有限膜应变单元（所有的膜单元以及S3/S3R, S4, S4R, SAX,和 SAXA单元）和在ABAQUS/Explicit中的小应变单元，其材料方向是随着曲面的平均刚性旋转运动而变以形成当前构型的材料方向。

此时这些单元的应力应变则是根据当前的参考构型中的材料方向给出的。

（更详细地说明可以参考ABAQUS相关手册）。

用户可以决定与*section print和*section file相关的局部坐标系统是固定不动还是随着曲面的平均刚性运动而旋转。

C3D20RP 20-node brick, triquadratic displacement, trilinear pore pressure, reducedintegration20节点实体，三重二次位移，三线孔隙压力，缩减积分C3D20R PH 20-node brick, triquadratic displacement, trilinear pore pressure, hybrid, linearpressure, reduced integration20节点实体，三重二次位移，三线孔隙压力，混合动力，线压力，缩减积分。

ABAQUS总结（参照材料）1.在Help中搜索关键词时，用引号括起来表示把这些词当做整体搜索；不用引号，这些词将被分别搜索。

2.点击要删除的线时，按住Shift可以选择多条线同时操作。

要取消对某条线的选择，可以按住Ctrl再点击此线。

3.完成操作时，可以点击Done，或直接点击鼠标中键。

4.平面应力、平面应变问题的截面属性为Solid（实心体），不是Shell（壳）。

5.ABAQUS/CAE不把材料特性直接赋予单元或实体，而是先在Section（截面属性）中定义材料特性，再Assign Section（赋予截面属性），点取截面分别赋予。

6.Load（荷载类型）中的Pressure指单位面积上的力，压力为正，拉力为负。

7.Load里的BC指的是Boundary Condition（边界条件）。

8.遇到傻×死板的Assign Element Type时，调整显示器显示为纵向。

9.对话框底部经常出现Cancel和Dismiss，它们都是关闭当前对话框，区别在于：Dismiss出现在包含只读数据的对话框中；Cancel出现在允许修改的对话框中，但此时点Cancel表示不作修改而退出。

10.一个ABAQUS/CAE主窗口只能显示一个模型数据库。

如果想同时显示多个模型数据库，可以同时启动多个主窗口。

11.i nstance——实体。

所谓实体，是part在Assembly中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。

材料和截面属性定义在part（部件）上，interaction（相互作用）、BCs（边界条件）Load（荷载）定义在instance（实体）上；mesh（网格）可以定义在部件或实体上。

12.A BAQUS中，Section指截面属性，包含广义的部件特性，而不是平时的梁板截面形状。

在ABAQUS中，梁板截面形状称为Profile。

13.S tep：默认的time period（分析步时间）是1，Nlgeom （几何非线性）是Off，如果模型中存在大的位移或转动，应设置Nlgeom为On。

CAABSF 同上
DQUAD4 无
Tetra4
CTETRA—Four-sided
Solid Element with
four or ten grid points
Defines the connections of the CTETRA element
定义了CTETRA单元的连接
DTETRA4 无
Pyramid5
CPYRA_
S3/S3R 单元可以作为通用壳单元使用。

由于单元中的常应变近似，需要划分较细的网格来模拟弯曲变形或高应变梯度。

S4R 单元性能稳定，适用范围很广
对于复合材料，为模拟剪切变形的影响，应使用适于厚壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、
S8R），并要注意检查截面是否保持平面。

对于几何非线性分析，在ABAQUS/Standard中的小应变壳单元（S4R5, S8R, S8R5, S8RT, S9R5, STRI3, 和STRI65）使用总体拉格朗日应变算法，应力应变可以相对于参考构型的材料方向改定。

垫片单元是小应变小位移单元，默认情况下其应力应变值也是以初始参考构型定义的行为方向输出。

对于有限膜应变单元（所有的膜单元以及S3/S3R, S4, S4R, SAX,和SAXA单元）和在ABAQUS/Explicit 中的小应变单元，其材料方向是随着曲面的平均刚性旋转运动而变以形成当前构型的材料方向。

此时这些单元的应力应变则是根据当前的参考构型中的材料方向给出的。

（更详细地说明可以参考ABAQUS相关手册）。

用户可以决定与*section print和*section file相关的局部坐标系统是固定不动还是随着曲面的平均刚性运动而旋转。

第二章 ABAQUS 基本使用方法[2](pp15)快捷键：Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。

②(pp16)ABAQUS/CAE 不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。

[3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。

ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几何模型上。

载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。

[4](pp22)对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。

[5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：前者出现在包含只读数据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel 按钮可关闭对话框，而不保存所修改的内容。

[6](pp26)每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance）是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。

材料和截面属性定义在部件上，相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。

[7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种：几何部件（native part）和网格部件（orphan mesh part）。

创建几何部件有两种方法：（1）使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直接创建几何部件。

（2）导入已有的CAD 模型文件，方法是：点击主菜单File→Import→Part。

网格部件不包含特征，只包含节点、单元、面、集合的信息。

创建网格部件有三种方法：（1）导入ODB 文件中的网格。

abaqus中英文ABAQUS专业术语中英文对照前后处理器模块——ABAQUS/CAE几何体建模——GeometryGeometry Creation Tools（几何体生成工具）2-D Sketcher（二维草图）Sketch T ools and Options（草图工具和选项）Geometry Import/Export（几何体导入和导出）Geometry Repair T ools（几何体修补工具）Mesh Edit（网格编辑）模型装配——AssemblyInstance Tools（实例工具）Sets and Surfaces（集合和表面）Display Groups（显式组）Merge/Cut T ools（合并/剪切操作）定义材料性质——PropertiesMaterial Models（材料模型）General（一般性质）Elasticity（弹性性质）Electrical properties(电性质)Mass diffusion（质量扩散）Plasticity（塑性性质）Pore fluid properties（孔隙流体性质）Thermal properties（热性质）Gasket（垫片）Acoustic medium（声学介质）Equation of state (EOS) materials（状态方程）User materials（用户自定义材料）Hyperelastic material evaluation（超弹性材料评估）Sections（截面性质）Solid（实体）homogeneous（各向同性的）, generalized plane strain（广义平面应变的Shell（壳）homogeneous（各向同性的）, composite（复合材料壳单元）, membrane （薄膜）,surface (rebar layers)（带钢筋层的曲面）Beam（梁） beam（梁）, truss（杆）Point（点）mass（质量单元）, rotary inertia（转动惯量）, damping（阻尼）, capacitance（电容）Gasket（垫片）Beam section profiles（梁截面形状）Skin（蒙皮）Orientations（材料方向）分析流程功能——AnalysisGeneral, Linear and Nonlinear Analyses（通用，线性和非线性分析）Static stress/displacement analysis（静力分析）Viscoelastic/viscoplastic response（粘弹/粘塑响应）Dynamic stress/displacement analysis（动力分析）Heat transfer analysis（热传导分析）Mass diffusion analysis（质量扩散分析）Acoustic analysis（声学分析）Coupled problems（耦合问题）– Thermo-mechanical（热固）– Thermo-electrical（热电）– Piezoelectric（压电）– Pore fluid flow-mechanical（孔隙流动）– Thermo-mechanical mass diffusion（热-固-质量扩散）– Shock and acoustic-structural（冲击和声固耦合）Linear Perturbation Analyses（线性摄动分析）Static stress/displacement analysis（应力位移静力分析）– Linear static stress/displacement analysis（应力位移线性静力分析）– Eigenvalue buckling estimates（特征值屈曲分析）Dynamic stress/displacement analysis（应力位移动力学分析）– Natural frequency extraction（自振频率提取）– Complex eigenvalue extraction（复频率提取）– Transient response via modal superposition（通过模态叠加法计算瞬态响应）–Steady-state response to harmonic loading （简谐载荷下的稳态响应）– Response spectrum analysis（响应谱分析）– Random response analysis（随机响应分析）Analysis Controls（分析控制）Output Requests（输出请求）定义约束和接触——Constraints and InteractionsContact（接触）General contact (ABAQUS/Explicit)（通用接触）Surface-to-surface contact（面面接触）Self-contact（自接触）Contact Properties（接触性质）Constraints（约束）Thermal（热）Loads（载荷）Mechanical（机械）Bolt load（螺栓预紧力）Thermal（热）Acoustic（声场）Fluid（流体）Electrical（电）Mass diffusion（质量扩散）Fields（场）Multiple load cases（多工况）Connectors（连接单元）Boundary Conditions（边界条件）Nodal（节点位移）Velocity（速度）Acceleration（加速度）Velocity/angular velocity（角速度）Submodel（子模型）Pore pressure（孔压）Electric potential（电势）Temperatures（温度）网格划分——MeshingMesh Seeding（网格种子）Structured Meshing（结构化分网）Surface Meshing（表面分网）Solid Meshing（实体分网）Virtual Topology（虚拟拓扑）单元库——Element Library Beam（梁单元）Truss（杆单元）Connector（连接单元）Shell（壳单元）Membrane（薄膜单元）Continuum（实体单元）Elbow（弯管单元）Gasket（垫片单元）Pipe（管道单元）后处理——VisualizationModel plotting（模型图）Deformed, contour, vector/tensor, path, tickmark, overlay, material orient ations, X–Y plots（变形图，云图、矢量/张量图、材料方向图、X-Y曲线图等）Animations（动画）Stress linearization（应力线性化）Tabular data reports（数据报表）Probe/query tools（查询工具）Diagnostics visualization（结果诊断）过程自动化——Process AutomationPython scripting（Python脚本）GUI toolkit（用户界面工具包）Macro manager（宏管理器）隐式求解器模块——ABAQUS/STANDARD分析类型——Analysis TypesGeneral, Linear and Nonlinear Analyses（通用，线性和非线性分析） Static stress/displacement analysis（静力分析）Direct cyclic analysis（直接载荷循环分析）Viscoelastic/viscoplastic response（粘弹性和粘塑性）Dynamic stress/displacement analysis（动力学分析）Steady-state transport analysis（稳态传输分析）Heat transfer analysis（热传导分析）Mass diffusion analysis（质量扩散分析）Acoustic analysis（声场分析）Coupled analysis（耦合分析）Linear Perturbation Analyses（线性摄动分析）分析和建模技术——Analysis and Modeling Techniques求解技术——Solution Techniques材料定义——Material DefinitionsElastic Mechanical Properties（弹性机械性质）Inelastic Mechanical Properties（非弹性机械性质）Additional Material Properties（其他材料性质）单元库——Element LibraryContinuum（实体单元）Membranes（薄膜单元）Beams（梁单元）Pipes（管道单元）Elbows（弯管单元）Frame Elements（框架单元）Trusses（杆单元）Gasket Elements（垫片单元）Inertial Elements（惯性单元）Rigid Elements（刚体单元）Capacitance Elements（热容单元）Connector Elements（连接单元）Springs, Dashpots, Flexible Joints（弹簧，阻尼器，柔性接头）Distributed Coupling（分布耦合）Special-Purpose Elements（特殊用途单元）User-Defined Elements（用户自定义单元）预设条件——Prescribed Conditions约束和接触——Constraints and Interactions Kinematic Constraints（自由度约束）Surface-Based Contact Modeling（基于表面的接触建模）Element-Based Contact Modeling（基于单元的接触建模）Cavity Radiation（空腔辐射）用户子程序——User Subroutines显式求解器模块——ABAQUS/EXPLICIT分析类型——Analysis Types非线性显示动力学分析分析和建模技术——Analysis and Modeling Techniques 材料定义——Material DefinitionsElastic Mechanical Properties（弹性机械性质）Inelastic Mechanical Properties（非弹性机械性质）Additional Material Properties（其他材料性质）单元库——Element LibraryContinuum（实体单元）Structural（结构单元）Inertial Elements（惯性单元）Rigid Elements（刚体单元）Capacitance Elements（热容单元）Connector Elements（连接单元）Springs, Dashpots（弹簧和阻尼器）预设条件——Prescribed Conditions约束和接触——Constraints and InteractionsKinematic Constraints（自由度约束）Contact Modeling（接触建模）。