深度好文！避免剪切自鎖和體積自鎖的單元技術(shù)
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2023-05-04 22:51:58
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(資料圖)
00 背景
剪切自鎖導(dǎo)致彎曲變形過剛，屬于幾何原因。當(dāng)薄型構(gòu)件受到彎曲時(shí)容易發(fā)生剪切自鎖。
體積自鎖導(dǎo)致變形過剛，屬于材料原因。當(dāng)泊松比接近或等于0.5時(shí)容易發(fā)生體積自鎖。
完全積分的低階的常規(guī)位移單元容易發(fā)生剪切自鎖和體積自鎖，所以它們很少被使用。完全積分的高階的常規(guī)位移單元也容易發(fā)生體積自鎖。
01 剪切自鎖
剪切自鎖導(dǎo)致彎曲變形過剛，產(chǎn)生物理上并不存在的切應(yīng)變，稱為寄生切應(yīng)變。
02 體積自鎖
當(dāng)材料為接近不可壓縮或完全不可壓縮時(shí)(泊松比接近或等于0.5)，容易發(fā)生體積自鎖。體積自鎖導(dǎo)致變形過剛，產(chǎn)生物理上并不存在的虛假應(yīng)力。體積自鎖還可能導(dǎo)致求解不收斂。超彈性材料一般具備不可壓縮性。
平面應(yīng)變、軸對(duì)稱問題以及三維分析都可能發(fā)生體積自鎖。對(duì)于平面應(yīng)力，體積自鎖不會(huì)發(fā)生，因?yàn)槠矫嫱獾膽?yīng)變被用來滿足不可壓縮條件。
03 單元技術(shù)
ANSYS提供了5種避免剪切自鎖和體積自鎖的單元技術(shù)：B-Bar；URI(統(tǒng)一縮減積分)；ES(增強(qiáng)應(yīng)變)；SES(簡(jiǎn)化增強(qiáng)應(yīng)變)；Mixed U-P(混合UP)。
B-Bar、ES、SES不支持高階單元。
04?插入APDL方式修改單元技術(shù)
修改軟件默認(rèn)的單元技術(shù)，需要在對(duì)應(yīng)幾何下插入APDL腳本。
比如，啟用混合UP單元技術(shù)。
05 查看分析中采用的單元技術(shù)
可以在求解信息中查看分析中采用的單元技術(shù)。
06 切換縮減積分和完全積分
WB界面中提供了縮減積分和完全積分的切換方法。
07 Solid-Shell技術(shù)
為準(zhǔn)確模擬薄到中等厚度板，可以使用特殊的Solid-Shell單元(SOLSH190)，SOLSH190有2*2*2個(gè)積分點(diǎn)。
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