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abaqus:应用壳单元1应用壳单元可以模拟结构,该结构一个方向的尺度(厚度)远小于其它方向的尺度,并忽略沿厚度方向的应力。例如,压力容器结构的壁厚小于典型整体结构尺寸的1/10,一般就可以用壳单元进行模拟。以下尺寸可以作为典型整体结构的尺寸:支撑点之间的距离。加强件之间的距离或截面厚度有很大变化部分之间的距离。曲率半径。所关注的最高阶振动模态的波长。ABAQUS壳单元假设垂直于壳面的横截面保持为平面。不要误解为在壳单元中也要求厚度必须小于单元尺寸的1/10,高度精细的网格可能包含厚度尺寸大于平面内尺寸的壳单元(尽管一般不推荐这样做),实体单元可能更适合这种情况。在ABAQUS中具有两种壳单元:常规的壳单元和基于连续体的壳单元。通过定义单元的平面尺寸、表面法向和初始曲率,常规的壳单元对参考面进行离散。但是,常规壳单元的节点不能定义壳的厚度;通过截面性质定义壳的厚度。另一方面,基于连续体的壳单元类似于三维实体单元,它们对整个三维物体进行离散和建立数学描述,其动力学和本构行为是类似于常规壳单元的。对于模拟接触问题,基于连续体的壳单元与常规的壳单元相比更加精确,因为它可以在双面接触中考虑厚度的变化。然而,对于薄壳问题,常规的壳单元提供更优良的性能。壳体厚度和截面点(sectionpoints)需要用壳体的厚度来描述壳体的横截面,必须对它进行定义。除了定义壳体厚度之外,无论是在分析过程中或者是在分析开始时,都可以得到横截面的刚度。如果你选择在分析过程中计算刚度,ABAQUS采用数值积分法沿厚度方向的每一个截面点(sectionpoints)(积分点)独立地计算应力和应变值,这样就允许了非线性的材料行为。例如,弹塑性材料的壳在内部截面点还保持弹性时,其外部截面点可能已经达到了屈服。在S4R(4节点、减缩积分)单元中唯一的积分点的位置和沿壳厚度上截面点的分布如图所示:在数值积分壳中截面点的分布1当在分析过程中积分单元特性时,可指定壳厚度方向的截面点数目为任意奇数。对性质均匀的壳单元,ABAQUS默认在厚度方向上取5个截面点,对于大多数非线性设计问题这是足够了。但是,对于一些复杂的模拟必须采用更多的截面点,尤其是当预测会出现反向的塑性弯曲时(在这种情况下一般采用9个截面点是足够了)。对于线性问题,3个截面点已经提供了沿厚度方向的精确积分。当然,对于线弹性材料壳,选择在分析开始时计算材料刚度更为有效。如果选择仅在模拟开始时计算横截面刚度,材料行为必须是线弹性的。在这种情况下,所有的计算都是以整个横截面上的合力和合力矩的形式进行。如果需要输出应力或应变,在壳底面、中面和顶面,ABAQUS提供了默认的输出值。壳法线和壳面壳单元的连接方式定义了它的正法线方向,如图所示:对于轴对称壳单元,从节点1前进到节点2的方向经逆时针旋转90定义其正法线方向。对于三维壳单元,根据出现在单元定义中的节点顺序,按右手法则围绕节点前进给出其正法线方向。壳体的顶表面是在正法线方向的表面,对于接触定义称其为SPOS面;而底表面是在沿着法线负方向的表面,对于接触定义称其为SNEG面。在相邻壳单元中的法线必须是一致的。1壳体公式—厚壳或薄壳壳体问题一般可以归结为以下两类之一:薄壳问题和厚壳问题。厚壳问题假设横向剪切变形对计算结果有重要的影响。另一方面,薄壳问题假设横向剪切变形是小到足以忽略。图(a