ABAQUS不同单元种类的解析精度对比

ABAQUS中提供了丰富的单元类型，根据单元位移函数(形函数)的不同，可以分为一次单元和二次单元，这两种单元分别具有不同的特征。

对于一次单元，它存在以下特点：

1.  解析负荷小，计算占用资源少；

2.  在沿着变形的方向，如果网格数量少，精度会很差，网格质量差的话，精度也会降低。

3.  一次四面体单元，在结构分析中的精度太差，一般不推荐使用。

对于二次单元，它存在以下特点：

1.  解析负荷大，计算占用资源多；

2.  与一次单元相比，很少的二次单元就可以得到精度高的结果；

3.  中间节点的位置，对精度影响很显著。

一般来说，不建议一次单元和二次单元的混合使用(除特殊场合外)。

下面就通过ABAQUS对不同阶次类型的单元进行受力比较：

首先是Shell单元，如图为不同Shell单元受剪力的情况。

对不同Shell单元进行求解计算，得到其位移和Von-Mises应力分布云图：

位移云图                                   Von-Mises应力云图

可以看到，求解结果及精度存在着很大的影响。这与单元的形状和阶次有很大的关系，二次四边形单元得到的求解结果最精确，一次三角形最差。

然后再对不同的Shell单元施加弯曲载荷，如图：

通过ABAQUS求解计算，分别得到其位移和Von-Mises分布图，如下：

位移云图                                               Von-Mises应力云图

可以看到，在承受弯曲载荷时，各单元求解所得到的结果相差不大。

再对Solid单元进行剪力求解对比：

结果如下：

位移云图                                             Von-Mises应力云图

可见，二次四面体和二次六面体单元得到的结果最为精确，一次四面体单元表现出明显的剪切自锁现象。