Abaqus - Imcompatible modes

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概念

非协调单元属于一阶单元,在单元内部引入附加自由度(虚拟的,并不会产生应力),用来更精确的描述弯曲相应,

功能

主要是为了消除弯曲时产生的附加的剪应力(parasitic shear stress, 使得弯曲刚度变大);另一种情况是针对泊松比较大的材料(或近似不可压缩材料),如HyperElastic,导致的单元剪切自锁现象;

计算成本

因为在非协调单元内部引入了虚拟的节点,因此,会增加计算成本,相对于常规的一阶单元或者二阶单元有如下的关系: 常规一阶单元 < 非协调单元 < 常规二阶单元

适用情况

  • 适用于非常规则的几何,如正方形、立方体,有着近似于二阶单元的计算精度,但是计算成本却相较于二阶单元低很多;
  • 在结构单元中,如shell、beam中使用会带来精确的结果(accuracy response)

Warning

  • 在大变形情况下,应该谨慎适使用,特别是在超弹性材料中,不但收敛(Convergence)速度慢(可能成倍增加),而且精度上会带来误差累计,卸载(HyperElastic)后可能出现错误的残余应力;
  • 对于平行四边形(parallelogram shape)等就不适用,精度就会大大降低。