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[前处理] 非協調模式元素測試 【非协调单元测试】

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发表于 2011-2-7 16:30:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 台湾
本帖最后由 zsq-w 于 2011-2-20 18:14 编辑

比較了此種六面體元素與二階減積分六面體元素的結果差異
此種六面體元素可以有效降低計算成本,且計算精度也很高
對於薄板結構更可省去大量的元素量。

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发表于 2011-2-11 20:31:29 | 显示全部楼层 来自 重庆
Simdroid开发平台
今天做一个矫直模拟时候顺便测试了下
8等分的一阶缩减积分单元和2等分的非协调一阶单元,计算结果,如果是位移的话,相差不大,约0.3%,变形能误差约在1%-2%左右,但是应力相差极大,约10%
对于复杂工况,非协调单元的适应性可能没有简单工况时这么好

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 楼主| 发表于 2011-2-11 22:45:28 | 显示全部楼层 来自 台湾
一階減積分元素你確定有做到網格收斂?
一般應力都是2階比較準的,應該說網格收斂性較高
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发表于 2011-2-12 04:02:13 | 显示全部楼层 来自 美国
比較了此種六面體元素與二階減積分六面體元素的結果差異
此種六面體元素可以有效降低計算成本,且計算精度也很高
對於薄板結構更可省去大量的元素量。
konadoul 发表于 2011-2-7 16:30


It would be great if you can run the test for natural frequency analysis. There might be something surprising.
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发表于 2011-2-12 08:59:03 | 显示全部楼层 来自 重庆
本帖最后由 silver79 于 2011-2-12 09:07 编辑

4# konadoul
钢板拉弯矫直,厚度方向划到8等分,这个应该是足够了,位移能如此吻合,说明精度已经足够,至于说网格收敛性,这么低级的错误,我如果还犯的话,就该去撞墙了,其次,呵呵,考虑到我这边用小型机计算,同一个问题我的尺寸会远远小于大多数朋友的网格尺寸,


abaqus出了很多单元,不单只非协调单元,还有所谓的c3d10m,都是说可以在厚度方向仅划分1等分就可以,但实际对于复杂模型,大多还是有区别的
特别是非协调单元对于单元的扭曲非常敏感,对于弹性问题还好,对于变形过大的模型计算出来的误差会很大
对于这些新单元,你可以发现abaqus公司的资料中并没有大规模的宣传,偶尔看见些资料,都是对于简单模型,这本身就说明问题
呵呵,这样大规模缩减计算量的东西,简直是我这种做大型模型分析的人梦寐以求的东西

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发表于 2011-2-12 08:59:41 | 显示全部楼层 来自 广东江门
本帖最后由 iambadman 于 2011-2-12 09:19 编辑

基本上都是用C3D8I,几乎不用其他单元。确实是非常好用的一种单元。
顺便回一下TONNYW就是,既然说C3D8I好,当然要自然频率没问题,频率都有问题了(刚度)当然也就不能说这样单元好用了。对应SILER79说的变形比较大,C3D8I感觉倒是确实有可能出状况,有时候还需要用C3D8R或者C3D20R。对于扭曲,一般的工作中,网格也不至于大面积的网格特别扭曲了,更不用说是大面积的相邻单元反方向扭曲。
工程上大家都习惯了把模型做到一定的规模,或者是有流程什么的基本要求,二阶计算代价太大了。学校里面倒是单元数量非常小,怎么做都可以。

也许是大家做的方向不同的问题吧,我个人是主要做结构强度,模态计算很多,还有就是静力计算或者一些稳态响应计算也比较多。


================
再补充一句就是报告的第一个结论是:
C3D8I即使只用一層元素也不會有沙漏問題(这个应该是很显然的吧?撒漏只是针对减缩积分的,C3D8I是非协调完全积分,当然不会有撒漏?)
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发表于 2011-2-12 09:29:12 | 显示全部楼层 来自 重庆
本帖最后由 iambadman 于 2011-2-12 09:49 编辑

7# iambadman
呵呵,说起沙漏能我就想起一直迷惑我的一个问题了
对于缩减积分的沙漏效应,我们可以用伪能来直观判别
但是对于完全积分单元的剪切自锁效应,我们有办法进行类似的判别吗?

说起变形大,唉,我这边的东西常常走2个极端,通常的设备一般都是小变形,接触比较复杂
另一类就是,接触比较简单,但是变形及大,最大能到10%-20%,比起橡胶变形还是差远了,搞得我郁闷死了
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发表于 2011-2-12 09:49:58 | 显示全部楼层 来自 广东江门
7# iambadman
呵呵,说起沙漏能我就想起一直迷惑我的一个问题了
对于缩减积分的沙漏效应,我们可以用伪能来直观判别
但是对于完全积分单元的剪切自锁效应,我们有办法进行类似的判别吗?

说起变形大,唉,我这 ...
silver79 发表于 2011-2-12 09:29



C3D8I没有自锁问题,所谓的非协调完全积分,就专门是用来针对剪切自锁的。所以完全积分的C3D8一般工程上几乎是不可以用的,而C3D8I比较好用。& A9 {9 c/ K/ t) c, w0 E/ l
对应大变形,确实是个问题,用不多,我个人感觉还是C3D8R比较好使,不过要注意沙漏问题。
4 M' i% g, R' Y就个人而言,C3D8I和C3D10M用比较多,其次是C3D8R(偶尔C3D20R,没打变形都用C3D8I,有大变形可能C3D8R,所以其实几乎不用C3D20R),虽然C3D8I对扭曲敏感,但是一般来说我很少碰到大面积的扭曲。而C3D8R倒是可能真的碰到撒漏问题----也不多,比较大部分时候网格还是很密的,而且对C3D8R也有一些了解,不至于一开始就犯原则性错误
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 楼主| 发表于 2011-2-12 10:12:56 | 显示全部楼层 来自 台湾
位移收斂不代表應力也已經收斂吧
C3D8R本身應力就是偏小的
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发表于 2011-2-12 11:26:47 | 显示全部楼层 来自 美国
C3D8I没有自锁问题,所谓的非协调完全积分,就专门是用来针对剪切自锁的。所以完全积分的C3D8一般工程上几乎是不可以用的,而C3D8I比较好用。& A9 {9 c/ K/ t) c, w0 E/ l
对应大变形,确实是个问题,用不多, ...
iambadman 发表于 2011-2-12 09:49


I think for large deformation the element type C3D8IH or C3D8H is a good option since it is based on mixed formulation.
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发表于 2011-2-12 12:42:48 | 显示全部楼层 来自 广东江门
ABAQUS几乎不用混合单元的。我看到的计算中,除了橡胶用这样的混合单元,其他基本上没人用这样的类型的单元的(理论上说,严重塑性的工况下应该混合单元也不错的---但是也基本上没怎么看到过)。

至于为什么都不用混合单元,我也说不清楚,当然,理由之一当然就是计算量大。好像有限元主流软件里就ADINA(或者其他一个什么来着)是主要基于混合列式的。
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发表于 2011-2-12 16:02:41 | 显示全部楼层 来自 重庆
c3d8h好像是对于不可压缩材料的吧,橡胶适合些,对于通常遇见的金属材料可能不是很适合
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发表于 2011-2-13 11:58:57 | 显示全部楼层 来自 安徽合肥
模态分析一般来说是勇C3D8I的,因为一般来说能够划分六面体的一般不会很扭曲的。我想问一下对于不规则的结构只能采用四面体网格的,应该用那种单元呢,是C3D10?C3D10M?还是C3D4?这些单元有没有要考虑沙漏和自锁问题?
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发表于 2011-2-13 14:52:47 | 显示全部楼层 来自 重庆
有接触的话,c3d10m,效果好一些
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发表于 2011-2-24 09:21:33 | 显示全部楼层 来自 重庆
一个模型测试,近似模拟矫直机(咳咳,因为测试,所以有的地方简化或者忽略了,专业做这个的兄弟不要笑话啊),矫直机理为拉弯矫直
二维模型,塑性使用随动强化,第一个左边大辊子下的网格为细化区域,主要也就关心这部分的应力应变
比较了几种情况的网格划分 低阶缩减积分单元,厚度8等分、16等分、20等分
高阶缩减积分单元厚度16等分,非协调单元厚度16等分
过程中最大的塑性应变为5%以内

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发表于 2011-2-24 09:31:03 | 显示全部楼层 来自 重庆
本帖最后由 silver79 于 2011-2-24 09:44 编辑


哦,忘了说明图片
上左1为厚度8等分,上左2为厚度16等分
下左1为厚度20等分,下左2为厚度16等分高阶

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发表于 2011-2-24 09:33:52 | 显示全部楼层 来自 重庆
本帖最后由 silver79 于 2011-2-24 09:45 编辑

18# silver79



这张为16等分的非协调单元

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发表于 2011-2-24 09:41:28 | 显示全部楼层 来自 重庆
本帖最后由 silver79 于 2011-2-24 09:43 编辑

从结果比较,可以发现有趣的事情,如果我们只是关心最外侧的应力应变的话,基本上到厚度8等分,就可以认为近似收敛
但是如果我们关心内部的结果就差得很远了,厚度24等分我没有算,让同事测试了下,据说内部已经和20等分相比收敛,咳咳不收敛就完了,这模型算起来很费时间
另外虽然高阶缩减积分认为在塑性不超过20%都可以使用,但从这个结果来说,有塑性情况的话,可能要慎重,非协调单元,在这里的效果不是很好,可能与变形过大,出现轻微单位扭曲有关
另,通常情况高阶单元和非协调单元应该是可以的,这个模型因为有大的塑性,并且存在反复弯曲过程,所以也许有其特殊性存在,但个人建议对于复杂模型在使用不常用的单元类型时,如果工况比较复杂,最好先做一个类似的算例进行测试

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