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ABAQUS仿真軟件-ABAQUS有限元分析概念介紹
1、單元形函數(shù)是一種數(shù)學(xué)函數(shù),規(guī)定了從節(jié)點(diǎn)自由度值到單元內(nèi)所有點(diǎn)處自由度值的計(jì)算方法,這樣通過有限元方法先求解節(jié)點(diǎn)處的自由度值,利用單元形函數(shù),進(jìn)而就可得到任意位置的結(jié)果。
2. 積分點(diǎn)&節(jié)點(diǎn)單元的剛度和質(zhì)量在單元內(nèi)的采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,這些采樣點(diǎn)稱為積分點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)分析中,有限元求解的結(jié)果是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移,然后通過形函數(shù)插值得到單元內(nèi)任何一個(gè)點(diǎn)的位移。至于應(yīng)力,一般是先求解出高斯點(diǎn)的應(yīng)力,然后通過平均化技術(shù)平均到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上,高斯點(diǎn)處的應(yīng)力精度更高,節(jié)點(diǎn)處的更差。
Abaqus軟件創(chuàng)建等值線圖的算法需要節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù),然而,Abaqus軟件是在積分點(diǎn)處計(jì)算單元變量。通過將積分點(diǎn)處的數(shù)據(jù)外推到節(jié)點(diǎn),Abaqus計(jì)算單元變量的節(jié)點(diǎn)值。外推算法的階數(shù)由單元類型決定,對于二階、減縮積分單元,Abaqus有限元仿真軟件采用線性外推來計(jì)算單元變量的節(jié)點(diǎn)值。為了顯示Mises應(yīng)力的等值線圖,Abaqus在每個(gè)單元內(nèi)將應(yīng)力分量從積分點(diǎn)外推到節(jié)點(diǎn)位置并計(jì)算Mises應(yīng)力。如果Mises應(yīng)力值中的差值落在了所指定的平均門檻值 (Threshold) 之內(nèi),則從圍繞節(jié)點(diǎn)的每個(gè)單元的應(yīng)力不變量值計(jì)算節(jié)點(diǎn)的平均Mises應(yīng)力。由外推過程產(chǎn)生的不變量可能超出彈性極點(diǎn)。
在積分點(diǎn)處的Mises應(yīng)力決不會超出單元材料的當(dāng)前屈服應(yīng)力,但是,在等值線圖中報(bào)告的外推節(jié)點(diǎn)值可能會超出。另外,個(gè)別應(yīng)力分量可能有些值超出當(dāng)前的屈服應(yīng)力值,僅要求Mises應(yīng)力的值小于或等于當(dāng)前的屈服應(yīng)力值。
3. 實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)的自由度實(shí)體單元的節(jié)點(diǎn)只有平動自由度U1、U2、U3,沒有轉(zhuǎn)動自由度UR1、UR2、UR3,因此Abaqus中不能直接在實(shí)體單元的節(jié)點(diǎn)上施加彎矩載荷 (Moment) 或定義轉(zhuǎn)動邊界條件。
彎矩載荷的作用是使實(shí)體發(fā)生整體的彎曲變形,這是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的平動所形成的綜合效果,而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動自由度的含義是以這個(gè)節(jié)點(diǎn)為中心做轉(zhuǎn)動。二維實(shí)體單元(平面應(yīng)力、平面應(yīng)變和軸對稱單元)也只有平動自由度U1和U2,沒有轉(zhuǎn)動自由度UR3。
實(shí)體單元的節(jié)點(diǎn)沒有旋轉(zhuǎn)自由度,只有平動自由度。而對于三維模型而言,每個(gè)部件都有3個(gè)平動自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動自由度;對于二維模型而言,每個(gè)部件都有2個(gè)平動自由度和1個(gè)轉(zhuǎn)動自由度。
4. 角速度邊界條件&角速度場角速度邊界條件所定義的是節(jié)點(diǎn)(或參考點(diǎn))以自身為中心旋轉(zhuǎn)的角速度。對于實(shí)體單元,節(jié)點(diǎn)上沒有轉(zhuǎn)動自由度,就不能直接定義角速度邊界條件。
角速度預(yù)定義場定義的是節(jié)點(diǎn)(或參考點(diǎn))繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角速度,在實(shí)體單元的節(jié)點(diǎn)上也可以定義角速度預(yù)定義場。
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