abaqus中沙漏控制的理解.pdf

节选段落一：
浅析有限元法中的沙漏现象
2020-11-17 19:14
沙漏 (Hourglass) 模式是一种非物理的零能变形模式，产生零应变和应力。
对线性减缩积分单元，进行沙漏增强控制后，沙漏能是降低的。
在有限单元法的力学分析中，一般以节点的位移作为基本变量，单元内节点的
位移以及应变均采用形函数对各点位移进行插值计算得到。应力根据本构方程
由应变计算得到，之后就可以计算单元的内能了。如果采用单点积分（积分点
在等参元中心），在某些情况下节点位移不为零（即单元有形变），但插值得
到的应变却为零。


节选段落二：
由于单元在此模
式下没有刚度，所以，单元不能抵抗这种形式的变形。在粗划的网格中，这种
零能量模式会通过网格扩展，从而产生无意义的结果。
一般来说，如果从变形的网格中看不出沙漏效应的话，就认为它造成的影响不
大。一个更为量化的途径就是研究伪应变能。它是控制沙漏变形所耗散的主要
能量。如果伪应变能过高，说明过多的应变能可能被用来控制沙漏变形了。判
断过高伪应变能的来源，最有效的途径是比较伪应变能和其他内部能量的值。
一般而言，伪应变能与实际应变能的能量耗散比率应低于 5%。处于完全弹性范
围阶段的固体，由变形而存储的能量称为应变能，当外力消除时，应变能将释
放做功，变形体恢复原状。


节选段落三：
由于沙漏问题与网格质量息息相关，虽然几何模型的划分方法至今没有一个统
一的标准可以遵循，但是利用经验的积累，以下推荐几项改善网格质量的原则
与方法：
1. 对于多大数问题而言，采用线性缩减积分单元的细划网格产生的误差可在
一个可接受的范围之内。建议当采用这类单元模拟承受弯曲荷载的任何结
构时，沿厚度方向上至少应采用四个单元。线性缩减积分单元能很好地承
受扭曲变形，因此，在任何扭曲变形很大的模拟中可以采用网格细划的这
类单元。
2. 标准单元的边长通常以几何模型的最下尺寸确定，即如果几何模型的厚度
是结构的最小尺寸，那么标准单元的边长至少应与此厚度相当。