在abaqus单元类型中如何将将元素类型更改为混合元素

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将针對每个需要元素计算的每个具有通用用户定义元素类型的元素(即,未由线性刚度或质量矩阵直接读取或从结果文件数据中定义)调用; 和(或用户子程序UEL调用的子程序)必须执行元素的所有计算以适合当前的分析。

RHS——包含该元素对整个方程组的右侧向量的贡献的数组對于大多数非线性分析程序,NRHS = 1且RHS应包含残差矢量(外力减去内力)例外是修改后的Riks静态程序(静态应力分析),其中NRHS = 2且RHS中的第一列应包含残差向量第二列应包含元素上外部负载的增量。 RHS(K1K2)是K2右侧矢量中元素的第K1自由度的入口。对于直接稳态分析设置NRHS = 2来定义实部和虛部。对于基于模式的过程NRHS等于模态叠加中使用的特征向量的数量。

AMATRX——包含此元素对整个方程组的雅可比行列式(刚度)或其他矩阵貢献的数组 随时需要的特定矩阵取决于LFLAGS数组中的条目(请参见下文)。

即使矩阵是对称的也应定义AMATRX中的所有非零值条目。 如果在定义鼡户元素时未指定矩阵是不对称的则abaqus单元类型 / Standard将使用由以下定义的对称矩阵: ,在这个子程序中 矩阵定义为AMATRX。 如果在定义用户单元时指定矩阵是不对称的abaqus单元类型 / Standard将直接使用AMATRX。

SVARS——包含与此元素关联的依赖于解的状态变量值的数组 这些变量的数量是NSVARS(见下文)。 您鈳以定义这些变量的含义

对于一般非线性步骤,此数组在当前增量开始时传递到包含这些变量值的UEL 除非UEL被调用的过程不需要这样的更噺,否则它们应该更新为增量结尾的值 这取决于LFLAGS数组中的条目(见下文)。 对于线性微扰步骤这个数组被传递到包含基态中这些变量徝的UEL。 如果您希望输出这些数量则应该返回包含摄动值。

ENERGY——对于一般非线性步骤ENERGY数组包含与单元相关的能量值。 当调用UEL时此数组Φ的值是当前增量开始时的单元能量。 它们应该更新为当前增量结束时的值 对于线性扰动步骤,阵列被传递到包含基态能量的UEL 如果您唏望输出这些数量,则应该返回包含摄动值 数组中的条目如下所示:

PNEWDT——建议的新时间增量与当前正在使用的时间增量的比率(DTIME,见下攵)此变量允许您为abaqus单元类型 / Standard中的自动时间增量算法(如果选择自动时间增量)提供输入。它仅在具有正常时间增量的平衡迭代期间有鼡如LFLAGS(3)= 1所示。在严重不连续迭代过程中(如接触变化)除非CONVERT SDI = YES被指定用于此步骤,否则将忽略PNEWDT下面讨论PNEWDT的使用。

在每次调用UEL之前PNEWDT設置为一个较大的值。

如果将PNEWDT重新定义为小于1.0则abaqus单元类型 / Standard必须放弃时间增量,并以较小的时间增量再次尝试提供给自动时间积分算法嘚建议新时间增量是PNEWDT×DTIME,其中所使用的PNEWDT是所有对用户子程序的调用的最小值允许在此迭代中重新定义PNEWDT。

如果对于此次迭代的所有对用户孓程序的调用PNEWDT的值大于1.0,并且该迭代中的增量收敛则abaqus单元类型 / Standard可能会增加时间增量。为自动时间积分算法提供的建议新时间增量是PNEWDT×DTIME其中所使用的PNEWDT是此次迭代对用户子程序的所有调用的最小值。

如果未在分析过程中选择自动时间增量则会忽略大于1.0的PNEWDT值,并且小于1.0的PNEWDT徝将导致作业终止

PROPS——包含为此单元定义的NPROPS实型属性值的浮点数组。 NPROPS是用户指定的实属性数量

JPROPS——一个整数数组,包含为此元素定义嘚NJPROP整数属性值 NJPROP是用户指定的整数属性值的数量。

COORDS——包含元素节点原始坐标的数组 COORDS(K1,K2)是元素的第K2个节点的第K1坐标

U,DUV,A——包含当前增量结束时元素节点处的基本解变量(位移旋转,温度取决于自由度)的当前估计的阵列。 值如下:

U(K1)变量的总值 如果这昰线性扰动步骤,则它是基态的值
DU(K1,KRHS)右侧KRHS是当前增量变量的增量值 如果这是特征值提取步骤,则这是特征向量KRHS的特征向量幅度 對于稳态动力学,KRHS表示扰动位移的实部KRHS表示扰动位移的虚部。
V(K1)变量的时间变化率(速度旋转速率)。 仅定义为隐式动力学(LFLAGS(1)11戓12)
A(K1)变量的加速度。 仅定义为隐式动力学(LFLAGS(1)11或12)

包含用于为元素定义分布式加载类型的整数的数组。 Un类型的负载由JDLTYP中的整数徝n标识; UnNU类型的负载由JDLTYP中的负整数值-n标识 JDLTYP(K1,K2)是第K2个负载情况下第K1个分布式负载的标识符 对于一般非线性步骤,K2始终为1

对于一般非線性步骤,ADLMAG(K1,1)是Un类型的分布式负载在当前增量结束时的第K1th分布负载的总负载大小 对于UnNU类型的分布式负载,负载大小在UEL中定义; 因此ADLMAG中嘚相应条目为零。 对于线性扰动步骤ADLMAG(K1,1)包含在基态中应用的类型Un的第K1次分布负载的总负载大小。 UnNU类型的基本状态加载必须在UEL内部处理

对于一般非线性步骤,DDLMAG包含对于Un类型的分布式负载此元素上当前处于活动状态的分布式负载的大小增量。 DDLMAG(K1,1)是当前时间增量的负载幅度的增量 需要增加负载大小来计算外部工作贡献。 对于UnNU类型的分布式负载负载大小在UEL中定义; 因此,DDLMAG中的相应条目为零 对于线性扰動步骤,DDLMAG(K1K2)包含分布式负载的大小的扰动,该分布式负载当前在该元件上对于Un类型的分布式负载是活动的 K1表示在元件上有效的第K1扰動负载。 除稳态动力学外K2始终为1,其中实际负载K2 = 1假想负载K2 = 2。 必须在UEL内部处理UnNU类型的扰动负载

一个数组,包含预定义字段变量的值唎如元素节点处的非耦合应力/位移分析中的温度(预定义字段)。

数组的第一个索引K1为1或2其中1表示增量末尾的字段变量值,2表示字段变量的增量第二个索引K2表示变量:温度对应于索引1,预定义的字段变量对应于索引2及以上在未定义温度的情况下,预定义字段变量以索引1开头第三个索引K3表示元素上的本地节点号。

PREDEF(K1,2K3)第一个预定义的字段变量。
PREDEF(K1,3K3)第二个预定义的字段变量。
等等任何其他预定義的字段变量。
PREDEF(K1K2,K3)元素的第K3个节点处的第K2个预定义字段变量的总值或增量值
PREDEF(1,K2K3)当前增量结束时变量的值。
PREDEF(2K2,K3)与当前時间增量对应的增量值

包含与解决方案过程关联的参数的数组。 此数组中的条目取决于调用UEL时当前使用的解决方案过程如LFLAGS数组中的条目所示(请参见下文)。

对于隐式动力学(LFLAGS(1)= 11或12)PARAMS包含积分运算符值,如下所示:

包含定义当前解决方案过程和元素计算要求的标志嘚数组本节前面定义了各种abaqus单元类型 / Standard程序的详细要求。

LFLAGS(1)定义过程类型有关每个过程使用的密钥,请参阅结果文件输出格式
LFLAGS(2)= 1 夶位移分析(步骤中包含非线性几何效应;参见一般和扰动程序)。
LFLAGS(3)= 1 正常的隐式时间增量过程用户子程序UEL必须定义RHS中的残差向量和AMATRX中嘚雅可比矩阵。

}

一、输入文件的组成和结构:

1.┅个输入文件由模型数据和历史数据两部分组成.

模型数据的作用:定义一个有限元模型.包括单元,节点,单元性质,定义材料等等有关说明模型自身的数据.模型数据可被组织到零件中(零件可以被组装成一个有意义的模型).

历史数据的定义是模型发生了什么----事情的进展,模型响应的荷载,历史被分成一系列的时步层序.每一步就是一个响应(静态加载,动态响应等)时步的定义包括过程类型(比如静态应力分析,瞬时传热分析等)对于时間积分的控制参数或者非线性解过程,加载和输出要求.

2)     接下来就是模型数据部分,定义节点单元,材料初始条件等。模型数据的层次为:部件组装,模型

(1)几何数据:模型的几何形状是用单元和节点来定义的,结构性单元的截面是必须定义的比如梁单元。特殊的特征也可以用特殊的单元来定义比如弹簧单元,阻尼器点式群体等。

(2)材料的定义:材料必须定义比如使用的是钢啊岩石,土啊等材料

(1)零件和组合 :一个模型可以用几个零件来定义有可以把几个零件组合成一个集来定义。

(2)初始条件  :比如初始应力温度,或者速度等

3)     接下来就是历史数据:定义分析的类型荷载,输出要求等分析的目的就是预测模型对某些外部荷载或者某些初始条件的反映。一个abaqus单元类型分析是建立在STEP的概念上的(在历史数据中描述)在分析中可以定义多个STEPS。每个STEP用*STEP开始用*END STEP结束。*STEP是历史数据和模型數据的分界点第一次出现*STEP的前面的是模型数据,后面的就是历史数据

响应类型:必须立刻出现在*STEP选项后面。abaqus单元类型中有两种响应步一种是总体分析响应步,可以是线形和非线形的另一种是线形扰动步。

(1)荷载:通常定义某种加的荷载类型和大小荷载可以被描述成时间的函数。

(2)边界条件输出控制

二、书写input文件的语法和规则:

1)必须以*开始后面接的是选项的名字,然后随之定义选项的内容.如:

紸释行是以**开始的.

2)如果有参数,则参数和关键词之间必须用“”格开。

3)在参数之间必须用“”格开。

4)关键词行中的空格可以忽畧

5)每行的长度不能超过256个字符

6)关键词和参数对大小写是不区分的。

7)参数值通常对大小写也是不区分的但是唯一的例外是文件名區分大小写

8)关键词和参数以及大多数情况下的参数值是不需要全拼写出来的,只要他们之间可以相互区分就可以了

9) 假如参数有响應的值,则付值号是“=”

10) 关键词行可以延续,比如参数的名字很长要在下一行继续这个关键词行的话就可以这样做,用“”来连接。比如:

11) 有些选项允许INPUT和FILE的参数作为一个输入文件名这样的文件名必须包括一个完整的路径名或者是一个相对路径名。

2.数据行:(数據行如果和关键词相联系必须紧跟关键词行)

1) 一个数据行包括空格在内不能超过256个字符

2) 所有的数据条目之间必须用“,”格开

3) ┅行中必须包括指定说明的数据条目的数字。

4) 每行结尾的空数据域可以省略

5) 浮点数最多可以占用20个字符。

6) 整数可以是10个

7) 字符串鈳以是80个

8) 延续行可以被用到特定的情况

什么是标签呢,比如集名曲面名,钢筋名他们是区分大小写的,长度可以有80个字符长标簽中的空格是可以省略的,除非用“”来标示那就不能省略了。没有用“”来标示的标签必须用字母来开头如果一个标签用“”来定義那么“”也是标签的一部分。标签的开始和结束不能用双重“_”

下面是一个使用了引号和没有使用引号的例子:

数据行可以重复,也就昰说每行数据可以有一行响应的变量也可以有几行同样也可以有多行数据行,对应各自的变量行.如:

定义了一个零件的材料性质,均质,线弹性,在不同应力下的扬式模量和泊松比.

三、从外存储器中引入模型或者历史数据

下面介绍两个简单的例子:

输入文件的开始就是文件头,以HEADING 开始,隨后是模型的名字,如下所示:

现在就是模型数据的开始了.一般选择从网格的定义开始,网格包括(单元和节点)

假如我们的悬臂梁有五个单元,六个節点,下面我们首先详细说明节点:

节点组集,NSET其值(名字)为ENDS.下面的就是这样理解的,第一个节点是从0开始的,第六个节点是在100结束的.

梁截面,截面的形状是矩形单元集的名称是梁单元,材料是钢截面的尺寸是1*2。

材料是钢弹性,弹性模量是30E6

边界是在6节点,通过ENCASTRE来描述

边界也可鉯用下面的形式来定义:

abaqus单元类型对结构单元的中的节点的自由度使用常规的编号方式。12,3 代表的是位移分量;45,6代表的是旋转分量

以上是模型数据的定义,下面开始历史数据的定义:(加载的次序事件的发生,还有我们想看到的变量的响应)

 1, 2, -20000.(在节点1y[2代表的是y方向,假如是1则代表的是x方向3代表的是z方向]方向施加荷载,荷载的大小是-20000也就是向下施加荷载。)

 S11, (积分点的应力分量在X方向)E11(茬积分点的应变分量在X方向)

 SF,(在积分点的截面力)

 U,(节点的空间位移) CF,(节点的点荷载)RF节点的反作用力)

t=2 和t=3时板的塑性变化情况

注意到板及载荷的对称性,只需要考虑板的1/4并在底部和边缘施加对称边界条件。采用4节点二次平面应力单元 对称边界条件的施加及载荷嘚分布如fig.3所示。

**下面产生网格(节点、单元)

** 将节点加到节点集outer中

** 给单元赋予属性(即单元由什么材料组成)将名为steel的材料赋给单元集plate

**指定与时间无关的边界条件(任何与时间无关的边界条件都必须在分析步前指定)

**定义载荷施加的位置和随时间的变化

**这里的关键词AMPLITUDE为整個分析中的加载历史

1.0,1.0  **前面的数表示估计在这步中计算变形的初始时间增量,由于可以预计在这步变形为弹性变形abaqus单元类型可以在这步结束时直接得到结果,不必更小的时间增量步所以设定时间增量等于步长。后面的数指定这个载荷步的时间间隔这里分析开始时t=0,结束时t=1,故间隔为1 。

** 为后处理输出过程数据文件

 abaqus单元类型 产生几类文件:有些是在abaqus单元类型运行是产生运行后自动删除;其它一些用于分析、重啟、后处理、结果转换或其它软件的文件则被保留:

日志文件:包含用于复制已存储模型数据库的abaqus单元类型/CAE命令

*.cae和 *.jnl构成支持CAE的两个重要文件,要保证在CAE下打开一个项目这两个文件必须同时存在;

输入文件。由abaqus单元类型 Command支持计算起始文件它也可由CAE打开;

数据文件:文本输絀信息,记录分析、数据检查、参数检查等信息abaqus单元类型/Explicit 的分析结果不会写入这个文件

状态文件:包含分析过程信息

    是计算过程的详悉記录,分析计算中的平衡迭代次数计算时间,警告信息等等可由此文件获得。用STEP模块定义

重启动文件用STEP模块定义

输出数据库文件,即结果文件需要由Visuliazation打开

记录一次操作中几乎所有的abaqus单元类型/CAE命令

阻止并发写入输出数据库,关闭输出数据库则自行删除

包含用于恢复内存中模型数据库的abaqus单元类型/CAE命令

场输出变量的临时操作运算结果自动删除

日志文件:包含了 abaqus单元类型执行过程的起止时间等

零件信息文件:包含了零件与装配信息.。restart时需要

附录:abaqus单元类型输入文件指令介绍

使用平移旋转,镜射的方法来产生新的节点集

在两组节点集中产苼完整的节点节点距离可以是相等,或是成等比级数

在一条直线或是曲线中产生节点集

将某些节点集聚一起并给予命名之后在应用时便可直接使用这节点集来定义其性质

当以*ELEMENT定义完一个单元时,便可依此来产生新的单元

给予一单元或一单元集名称

在接触问题中定义刚性媔

定义可能互相接触的一对面

在动态问题中用来定义阻尼系数

在模态分析或瞬时分析时,定义材料比重

定义线性弹性性质对于等向性材料与非等向性材料均可

使用Miaes或是Hill降服曲面来定义弹塑性材料,要先定义*ELASTIC

定义热膨胀系数可以是等向性与非等向性

用来描述某些节点固萣位移(不能移动)与固定角度(不能转动)

用来约束多个点线性的关系(移动或转动)

用来定义分析的初始条件,可以是初始应力应變,速度等

使用直接积分法来做动态应力应变分析

计算自然频率及模态形状

使用模态迭加来做时间历时的动态分析

施加集中力或集中力矩 OP=NEW:去除原本施力状态 OP=MOD:在原本施力上状态下多加上其它的力或是修正原有的力(要加在节点上)

施加分布力(加在面上各面定义依不同元素型態而异)

在模态分析中定义阻尼系数

定义哪些单元的应力,应变等变量要输出

输出弹性应变能动能或塑性能等

观察某点某一自由度,可用於初步判断分析正确否输出至 *.sta

输出 CONTACT:用于复杂接触问题中,可用来观察接触或分离  FREQUENCY:输出的频率

输出至.FIL中可以在post中观看

在执行*DRAW时,显礻边界条件

将屏幕所见输出成其它格式

定义一轮廓现型式的输出面上以不同颜色表示 *SET,FILL:以不同颜色显示 *SET,CLABEL:以曲现显示

将模型仅就某部分輸出,例如某些节点或单元

将变形前后的图形输出 *DR,DI:同时显示变形前后图

在后处理中将某些单元加入或搬移特定单元集

在线说明,使用(?)來辅助

输出变量(例如某点应力)对时间曲线

在执行*DRAW时显示施力

在后处理中,将某些节点加入或搬移特定节点集

指定所要观察的.RES档步驟,或INC等

设定某些值的开启与关闭

设定观看角度亦可直接从鼠标点选

}

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