Abaqus有限元分析中的沙漏效應(yīng)

2017-01-23 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1.沙漏的定義

沙漏hourglassing一般出現(xiàn)在采用縮減積分單元的情況下:

比如一階四邊形縮減積分單元,該單元有四個(gè)節(jié)點(diǎn)“o”,但只有一個(gè)積分點(diǎn)“*”。而且該積分點(diǎn)位于單元中心位置,此時(shí)如果單元受彎或者受剪,則必然會(huì)發(fā)生變形,如下圖a所示。

Abaqus有限元分析中的沙漏效應(yīng)abaqus有限元資料圖片1

沙漏的產(chǎn)生是一種數(shù)值問題,單元自身存在的一種數(shù)值問題,舉個(gè)例子,對(duì)于單積分點(diǎn)線性單元,單元受力變形沒有產(chǎn)生應(yīng)變能--也叫0能量模式,在這種情況下,單元沒有剛度,所以不能抵抗變形,不合理,所以必須避免這種情況的出現(xiàn),需要加以控制,既然沒有剛度,就要施加虛擬的剛度以限制沙漏模式的擴(kuò)展---人為加的沙漏剛度就是這么來的。

關(guān)于沙漏現(xiàn)象的判別,也就是出現(xiàn)0能模式的方法最簡(jiǎn)單的是察看單元變形情況,就像剛才所說的單點(diǎn)積分單元,如果單元變成交替出現(xiàn)的梯形形狀,如果多個(gè)這樣的單元疊加起來,就像我們windows中的沙漏圖標(biāo)。

2.ABAQUS中沙漏的控制

*SECTIONCONTROLS:指定截面控制:

警告:對(duì)于沙漏控制,使用大于默認(rèn)值會(huì)產(chǎn)生額外的剛度響應(yīng),甚至當(dāng)值太大時(shí)有時(shí)導(dǎo)致不穩(wěn)定。默認(rèn)沙漏控制參數(shù)下出現(xiàn)沙漏問題表明網(wǎng)格太粗糙,因此,更好的解決辦法是細(xì)化網(wǎng)格而不是施加更大的沙漏控制。

該選項(xiàng)用來為減縮積分單元選擇非默認(rèn)的沙漏控制方法,和standard中的修正的四面體或三角形單元或縮放沙漏控制的默認(rèn)系數(shù);在explicit中,也為8節(jié)點(diǎn)塊體單元選擇非默認(rèn)的運(yùn)動(dòng)方程:為實(shí)體和殼選擇二階方程、為實(shí)體單元激活扭曲控制、縮放線性和二次體積粘度、設(shè)置當(dāng)單元破損時(shí)是否刪除他們、或?yàn)樯鲜鐾耆茡p的單元指定一標(biāo)量退化參數(shù)。

必需參數(shù):

NAME:名字

可選參數(shù):

DISTORTION CONTROL:只用于explicit分析。設(shè)置為YES則激活約束防止負(fù)體積單元出現(xiàn)或其他可壓縮材料的過度變形,這對(duì)超彈材料是默認(rèn)的。DISTORTION CONTROL參數(shù)對(duì)線性動(dòng)力學(xué)不可用并且不能防止單元由于時(shí)間不穩(wěn)定、沙漏不穩(wěn)定或不切實(shí)際的物理變形造成的扭曲。設(shè)置為NO則不激活約束,對(duì)于除了超彈材料等單元都是默認(rèn)值。

HOURGLASS設(shè)置:

HOURGLASS=COMBINED定義沙漏控制的單元粘性-剛度形式;
HOURGLASS=ENHANCED基于假定的增強(qiáng)應(yīng)變方法來控制沙漏;
HOURGLASS=RELAXSTIFFNESS使用整合的粘彈性形式控制沙漏;
HOURGLASS=STIRRNESS對(duì)于standard分析除了超彈材料和修正的四面體和三角形外的單元默認(rèn),為所有減縮積分單元定義沙漏控制是嚴(yán)格的彈性;
HOURGLASS=VISCOUS為縮減積分單元定義沙漏阻尼。
數(shù)據(jù)行: