Abaqus分析用户手册 单元卷

本书是“Abaqus用户手册大系”中的一本，介绍了Abaqus平台中使用的所有单元的详细内容。本书对每一类单元的使用场合、典型应用、如何选取单元、单元截面属性、可赋予的材料、单元节点上的自由度定义、可以施加在单元上的各种载荷、可使用的输入和输出等进行了详细的讲解和归纳。

Abaqus是功能强大的有限元系统。以此为平台，可以解决异常庞大、复杂的理论问题和工程问题，并且精度能够满足实际需要，随着版本的更新，求解精度和速度还在不断地提高。称其为平台，是因为Abaqus可以采用各种求解方法来解决各领域的问题，包括多体柔性动力学问题，这些都在《Abaqus分析用户手册——分析卷》中得到了详尽的叙述。Abaqus拥有丰富的材料模型库，在《Abaqus分析用户手册——材料卷》中体现了此特点。而单元是将材料与三维模型连接到一起的必备环节，也是形成运动机构的必备要素。求解各种问题的能力以及丰富的材料模型，决定了Abaqus拥有丰富的单元类型库，这些在本书中进行了详细的讲解。

本书对单元的选取、连续单元（通用连续单元/流体连续单元/无限单元/翘曲单元）、结构单元（膜单元/杆单元/梁单元/桁架单元/弯头单元/壳单元）、惯量单元（点质量单元/转动惯量单元）、刚性单元、容量单元、连接器单元、弹簧单元、阻尼器单元、柔性连接单元、分布耦合单元、胶粘单元、垫片单元、面单元、管座单元、线弹簧单元、弹塑性连接单元、拖链单元、管土壤相互作用单元、声学界面单元、欧拉单元、流管单元、流管连接器单元、用户定义的单元、粒子单元（离散粒子单元/连续粒子单元）分别进行了详细的解释及总结，包括这些单元的使用场合和使用时的注意事项等。

本书后附录中分别列出了Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit、Abaqus/CFD中可以使用的单元名称。
　　用户在使用Abaqus求解问题时，可以参考本书的相关内容，针对要解决问题的构型本质，明确单元选择依据，获取单元使用要求并正确地定义单元，以得到输出结果。本书与“Abaqus用户手册大系”的其他分册构成了有机的整体，各分册对于全面地阐述问题、分析问题、进行模型构建、对结果进行判断和解释都是密不可分的。
本书篇幅较大，仅次于《Abaqus分析用户手册——分析卷》。笔者出于对自己所从事的仿真分析工作的热爱，在编写过程中付出了艰辛的劳动，牺牲了大量的业余时间。没有家人的支持和鼓励，是无法完成此项工作的。在此特向我的夫人陈菊女士及爱子王翰表达由衷的谢意。

此书得以和广大从事仿真工作的同仁见面，离不开SIMULIA中国区的白锐先生、高祎临女士和高邵武博士的鼎力支持和帮助，在此表示感谢。
　　感谢3M中国有限公司的熊海锟总经理、金舟博士、孙鑫鑫博士、周杰博士、王丹博士、袁斯华先生给予的大力帮助和支持。
　　感谢3M美国总部的Fay Salmon（田正非）博士、乔刘博士的支持和鼓励。
　　感谢3M亚太区的朱笛先生在工作中给予我的指导和大量帮助。
另外，非常感谢各分册的读者给我的热情洋溢的来信，对我工作的褒奖和鼓励，让我有继续努力的动力。同时，我也注意到电商购买评价中对我的工作给出的中肯建议，我将认真对待，一并采纳并在后续工作中积极实施。
　　虽然笔者尽最大努力力求行文流畅准确，但囿于技术能力和语言能力，书中难免出现不当之处，甚至错误，请广大同仁不吝赐教。建议和意见请发送至邮箱wayiyu110@sohucom。

王鹰宇

目录



前言

1单元介绍

11单元库：概览

12选择单元的维度

13为分析类型选择合适的单元

14截面控制

2连续单元

21通用连续单元

211实体（连续）单元

212一维实体（链接）单元库

213二维实体单元库

214三维实体单元库

215圆柱实体单元库

216轴对称实体单元库

217非线性、非对称变形的轴对称实体单元

22流体连续单元和流体单元库

221流体（连续）单元

222流体单元库

23无限单元和无限单元库

231无限单元

232无限单元库

24翘曲单元和翘曲单元库

241翘曲单元

242翘曲单元库

3结构单元

31膜单元和膜单元库

311膜单元

312通用膜单元库

313圆柱形膜单元库

314轴对称膜单元库



32杆单元和杆单元库

321杆单元

322杆单元库




33梁单元和梁单元库

331梁模拟：概览

332选择梁横截面

333选择梁单元

334梁单元横截面方向

335梁截面行为

336使用分析中积分的梁截面定义截面行为

337使用通用梁截面定义截面行为

338梁单元库

339梁截面库

34桁架单元和桁架单元库

341桁架单元

342桁架截面行为

343桁架单元库

35弯头单元和弯头单元库

351具有变形横截面的管和管弯：弯头单元

352弯头单元库

36壳单元和壳单元库

361壳单元：概览

362选择壳单元

363定义传统壳单元的初始几何形体

364壳截面行为

365使用分析中积分的壳截面定义截面行为

366使用通用壳截面定义截面行为

367三维传统壳单元库

368连续壳单元库

369轴对称壳单元库

3610非线性、非对称变形的轴对称壳单元


4惯量、刚性和容量单元

41点质量单元和质量单元库

411点质量

412质量单元库

42转动惯量单元和转动惯量单元库

421转动惯量

422转动惯量单元库

43刚性单元和刚性单元库

431刚性单元

432刚性单元库

44容量单元和容量单元库

441点容量

442容量单元库

5连接器单元及其行为

51连接器单元和连接器单元库


511连接器：概览

512连接器单元

513连接器作动

514连接器单元库

515连接类型库

52连接器单元行为

521连接器行为

522连接器弹性行为

523连接器阻尼行为

524耦合行为的连接器方程

525连接器摩擦行为

526连接器塑性行为

527连接器损伤行为

528连接器停止和锁住

529连接器失效行为

5210连接器单轴行为

6特殊用途单元

61弹簧单元和弹簧单元库

611弹簧

612弹簧单元库

62阻尼器单元和阻尼器单元库

621阻尼器

622阻尼器单元库

63柔性连接单元和柔性连接单元库

631柔性连接单元

632柔性连接单元库

64分布耦合单元和分布耦合单元库

641分布耦合单元

642分布耦合单元库

65胶粘单元和胶粘单元库

651胶粘单元：概览

652选择胶粘单元

653使用胶粘单元模拟

654定义胶粘单元的初始几何形体


655使用连续体方法定义胶粘单元的本构响应

656使用牵引分离描述定义胶粘单元的本构响应

657定义胶粘单元间隙中的流体本构响应

658定义从达西流动转换到泊肃叶流动的流体本构响应

659二维胶粘单元库

6510三维胶粘单元库

6511轴对称胶粘单元库

66垫片单元和垫片单元库

661垫片单元：概览

662选择垫片单元

663在模型中包括垫片单元

664定义垫片单元的初始几何形体

665使用材料模型定义垫片行为

666使用垫片行为模型直接定义垫片行为

667二维垫片单元库

668三维垫片单元库

669轴对称垫片单元库

67面单元和面单元库

671面单元

672通用面单元库

673圆柱面单元库

674轴对称面单元库

68管座单元和管座单元库

681管座单元

682管座单元库

69线弹簧单元和线弹簧单元库

691模拟壳中部分穿过裂纹的线弹簧单元

692线弹簧单元库

610弹塑性连接单元和弹塑性连接单元库

6101弹塑性连接单元

6102弹塑性连接单元库

611拖链单元和拖链单元库

6111拖链

6112拖链单元库

612管土壤相互作用单元和管土壤相互作用单元库

6121管土壤相互作用单元

6122管土壤相互作用单元库

613声学界面单元和声学界面单元库

6131声学界面单元

6132声学界面单元库

614欧拉单元和欧拉单元库

6141欧拉单元

6142欧拉单元库

615流管单元和流管单元库

6151流管单元

6152流管单元库

616流管连接器单元和流管连接器单元库

6161流管连接器单元

6162流管连接器单元库

617用户定义的单元和用户定义的单元库

6171用户定义的单元

6172用户定义的单元库


7粒子单元

71离散粒子单元和离散粒子单元库

711离散粒子单元

712离散粒子单元库

72连续粒子单元和连续粒子单元库

721连续粒子单元

722连续粒子单元库


附录

附录AAbaqus/Standard 单元索引

附录BAbaqus/Explicit单元索引

附录CAbaqus/CFD 单元索引