有限元模型的减刚度

亲爱的Maajid

很高兴认识和我有同样问题的你。

请推荐渐进式建议。

先谢谢大家。

我正在核对ABAQUS手册中的以下内容。
我希望这能对你有所帮助。

在完全集成元素和简化集成元素之间进行选择

简化积分使用低阶积分来形成单元刚度。质量矩阵和分布载荷采用完全积分。减少集成减少了运行时间，特别是在三个维度上。例如，元素类型C3D20有27个集成点，而C3D20R只有8个;因此，C3D20的元件组装成本大约是C3D20R的3.5倍。

在Abaqus/Standard中，您可以选择对四边形和六面体(砖)元素进行完全或减少集成。在Abaqus/Explicit中，你可以选择对六面体(砖)元素进行完全集成或减少集成。在Abaqus/Explicit中，只有简化积分一阶元素可用于四边形元素;降低积分的单元也称为均匀应变单元或沙漏控制的质心应变单元。

Abaqus/Standard中的二阶简化集成元素通常比相应的完全集成元素产生更准确的结果。然而，对于一阶元素，完全积分与简化积分所达到的精度在很大程度上取决于问题的性质。

Hourglassing

在应力/位移分析中，一阶简化积分单元(CPS4R、CAX4R、C3D8R等)可能会出现沙漏问题。由于单元只有一个积分点，它们有可能以这样一种方式变形，即在积分点处计算的应变全部为零，这反过来又导致网格的不受控制的变形。Abaqus中的一阶简化集成元素包括沙漏控件，但它们应该与合理的细网格一起使用。沙漏还可以通过将点负载和边界条件分布在若干相邻节点上来最小化。

在Abaqus/Standard中，除了27节点C3D27R和C3D27RH元素外，二阶简化积分元素没有相同的难度，在所有情况下，当解决方案预期是平滑的时，建议使用。当所有27个节点都存在时，C3D27R和C3D27RH元件有三种无约束的传播沙漏模式。这些元素不应该用于所有27个节点，除非它们通过边界条件得到充分约束。当需要较大的应变或很高的应变梯度时，建议使用一阶单元。

剪切和体积锁定

Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit中完全集成的元素不会出现沙漏，但可能会出现“锁定”行为:包括剪切锁定和体积锁定。剪切锁定发生在一阶，完全集成的元件(CPS4, CPE4, C3D8等)，受到弯曲。这些元素的数值公式产生了实际上并不存在的剪切应变，即所谓的寄生剪切。因此，这些单元在弯曲时过于坚硬，特别是当单元长度与壁厚相同或大于壁厚时。参见Abaqus基准手册第2.3.5节“连续体和壳单元的性能用于弯曲问题的线性分析”，以进一步讨论固体单元的弯曲行为。

当材料行为(几乎)不可压缩时，在完全集成的元件中发生体积锁定。虚假的压力应力在积分点发展，导致一个元件的行为过于僵硬，变形应该不会引起体积变化。如果材料几乎不可压缩(塑性应变不可压缩的弹塑性材料)，当塑性应变在弹性应变的量级上时，二阶完全集成的单元开始发生体积锁定。然而，一阶完全集成的四边形和六面体使用选择性的简化积分(体积上的简化积分)。因此，这些元件不锁定几乎不可压缩的材料。对于几乎不可压缩的材料，只有在发生显著的应变后，二阶单元才会产生体积锁紧。在这种情况下，容量锁定通常伴随着一种看起来像沙漏的模式。通常，这个问题可以通过在大塑性应变区域细化网格来避免。

如果怀疑体积锁定，检查集成点(打印输出)的压力应力。如果压力值呈现棋盘式模式，从一个集成点到下一个集成点发生显著变化，则发生了体积锁定。在Abaqus/CAE的可视化模块中选择棉被风格的等高线图将显示效果。

问候,