隨著工業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的進步，CAE仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣。作為CAE仿真技術(shù)當(dāng)中很重要的一點——有限元網(wǎng)格對仿真結(jié)果的影響有著舉足輕重的地位。選擇怎樣的網(wǎng)格形狀，甚至每個網(wǎng)格單元選擇那種單元類型，都是每個仿真工程師面臨的靈魂拷問。
Abaqus中網(wǎng)格單元一般從以下幾個方面作為考慮與選擇：網(wǎng)格尺寸是所有有限元網(wǎng)格分析中對結(jié)果準(zhǔn)確度的重要指標(biāo)；網(wǎng)格形狀也是一個重要爭論點，四面體和六面體網(wǎng)格優(yōu)劣一直是很多工程師經(jīng)常討論的爭執(zhí)點；單元類型針對不同物理問題有不同選擇，每個單元類型都有其實用的物理場景。
針對單元類型這塊，Abaqus中有豐富的單元庫類型可供選擇：
對于大家最常關(guān)注的兩個網(wǎng)格單元類型導(dǎo)致的問題——剪切自鎖和沙漏問題，其產(chǎn)生的主要原因和單元本身的積分方程有關(guān)，我們知道單元在參與計算時是以其節(jié)點構(gòu)造自由度矩陣的，由平衡方程求解出來的結(jié)果一般是節(jié)點位移，其它物理量則是由節(jié)點位移推導(dǎo)而來。實際上，更進一步，節(jié)點位移需要插值到單元的積分點（和單元積分方程選擇有關(guān)），其它基本物理量的計算是基于積分點的數(shù)據(jù)進行的，得到積分點上的基本物理量結(jié)果再外插回節(jié)點，最終才得到我們后處理顯示的結(jié)果。積分點的多少嚴(yán)重影響單元的表達(dá)以及計算工作量。
最常出現(xiàn)剪切自鎖的是全積分一階單元，如下圖。對于純彎曲問題，一階單元積分點過少，無法完全模擬邊的彎曲形狀，因為單元邊需保持直線在積分點處出現(xiàn)夾角的變化而產(chǎn)生了額外的剪切應(yīng)變，能量有一部分流入到了“非真實”的偽剪切應(yīng)變能中，我們稱之為 “剪切自鎖”，剪切自鎖現(xiàn)象將對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。即使加密網(wǎng)格，計算結(jié)果也不會有明顯的改善。解決剪切自鎖問題一般通過提高單元階次或減縮積分來解決。
ABAQUS對線性減縮積分單元提供了多種沙漏控制選項，通過引入少量的人工“沙漏剛度”來限制沙漏模式的擴展。當(dāng)網(wǎng)格足夠細(xì)化時，這種方法非常有效，可以獲得足夠精確的計算結(jié)果。
在進行沙漏控制選項設(shè)置時要慎重，如果所設(shè)置的沙漏控制選項數(shù)值大于默認(rèn)值，可能導(dǎo)致沙漏剛度過大而出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定。一般情況下，使用系統(tǒng)默認(rèn)的沙漏控制選項即可。如果采用默認(rèn)的沙口控制選項仍然出現(xiàn)了沙漏模式，往往是由于網(wǎng)格太稀疏所致。此時，最好用細(xì)化網(wǎng)格的方法解決，而不是隨便更改默認(rèn)的沙漏控制選項。
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