ABAQUS单元-节点排布规律
概述 在ABAQUS 二次开发、或者研究界面问题的时候，比如cohsive单元界面问题，会涉及到单元-节点的排布顺序。ABAQUS inp文件中的单元-节点顺序排布很有讲究，不能搞错，这是因为有限元程序编写与节点顺序有关，内部的程序我们不得而知，但是节点顺序的规律可以从inp文件中看到，再对比cae节点中的节点编号可以总结规律。以下内容介绍一些经典的实体单元-节点排布顺序。
三角形单元
以一个10x10（无单位）的挖孔板为例，划分的网格为：（注意到被单元为30、138和23包围的三角形没有编号，这是因为那个三角形不是单元，我在那里挖了个孔，因为背景显示的问题，网格颜色和背景一样，故没有区分。作此说明）
这里我们首先查看节点的排布方式。分别以单元1、123为例。
编号为“1”的单元，在inp文件中，单元-节点的编号为：
1, 61, 1, 2在cae界面中，我们只显示编号为“1”的单元为：
发现节点排布的方式是“逆时针”顺序。
编号为“123”的单元，在inp文件中，单元-节点的编号为：
123, 83, 34, 33在cae界面中，我们只显示编号为“123”的单元为：
发现节点排布的方式是“逆时针”顺序。
至此我们可以得出结论，在一阶三角形单元中，单元-节点的索引方式遵循“逆时针”顺序，即按照节点顺序弯曲右手四个手指，大拇指指向屏幕外 。 接下来查看定义surface的线-节点索引方式。我们采用“gemerty”的方式定义surface，将挖空板的左边界定义为surface，查看上面的网格图，可以发现这个surface涉及到的单元有“18、46、45、17、43”，涉及到的单元节点编号为： 17, 55, 42, 4118, 44, 23, 2843, 41, 26, 3245, 43, 42, 2246, 44, 43, 22在cae界面中把这些单元显示为： 
在inp文件中，将左边界定义为surface的代码为：
*Elset, elset=_left-bc_S1, internal43, 45, 46*Elset, elset=_left-bc_S2, internal17,*Elset, elset=_left-bc_S3, internal18,*Surface, type=ELEMENT, name=left-bc_left-bc_S1, S1_left-bc_S2, S2_left-bc_S3, S3这里的关键字有点儿陌生，我们逐行解释： 关键字“elset”能定义单元集 合，后面的参数“elset”为该单元集 合的名称，最后的参数“internal”这个帖子不涉及，不做过多解释。关键字“elset”的数据行为该单元集 合包括的单元编号。
关键字“surface”能定义面，后面的参数“type”为该面是基于什么定义的，该参数的数值有：element、node等等，我在cae界面做过测试，采用“gemerty”和“mesh”方式定义的时候，“type”参数的取值都是“element”，这个取值的意思是采用边标识（二维问题中，三维问题中为面标识）的形式定义surface。关键字“surface”的数据行中，第一个参数为单元集 合名称，第二的参数就是边标识，这个边标识是定义surface的关键，下面我们看s1、s2、s3到底是什么意思。
这里我们需要做一些猜测，基于有限元离散的理论。我们知道在有限元计算中，如果一个边或面有荷载，就需要把荷载根据等效原理换算到节点相应的维度上，如（fx，fy）（二维问题中），那么软件定义面或者边标识的目的肯定与提取节点有关，而在二维问题中，一个边可能是两节点，或者三节点。好了有了这个猜测，继续往下看。
查看上面的inp文件信息，可以得到如下信息：单元集 合“_left-bc_S1”包括单元“43、45和46”，在关键字“surface”中，选择这个单元集 合的边标识为“S1”的边节点定义“surface”，我们看看这个S1代表的到底是什么，首先将这三个单元的节点编号从inp文件中提取出来为：
43, 41, 26, 3245, 43, 42, 2246, 44, 43, 22再把这三个单元的单元-节点编号在cae界面中显示出来：
定义的是左边界，所以，与单元“43”有关的节点为26和41，与单元“45”有关的节点为42和43，与单元“46”有关的节点为43和44，这里就可以发现一些规律了：边标识S1对应的节点都是inp文件的单元-节点编号中的前两个节点。
这里还需要进行一些猜测：三个节点来组成的边只可能有三种可能，对于a、b和c，只可能有：ab、bc和ca三种可能（不考虑顺序，先给自己挖个坑），这有没有可能正好对应着S1、S2和S3呢？
我们继续看，“_left-bc_S2”单元集 合对应的边标识为S2，这个单元集 合包括了单元”17“，对应的节点编号为：
17, 55, 42, 41在cae界面中显示该单元为：
定义的是左边界，涉及到的节点为42和41，这里初步验证了我们的猜测，S2确实对应了第二条边：42和41。
我们继续看，“_left-bc_S3”单元集 合对应的边标识为S2，这个单元集 合包括了单元”18“，对应的节点编号为：
18, 44, 23, 28在cae界面中显示该单元为：
定义的是左边界，涉及到的节点为28和44，这里又一次验证了我们的猜测，S3确实对应了第三条边：28和44。
至此我们可以得出结论：在一阶三角形单元中，采用“gemerty”和“mesh”定义的surface中，ABAQUS的设计机制是首先定义与我们目标边界线节点（ 二维问题中，三位问题为目标面节点）相关的单元 集 合，然后利用三角形边标识提取边界线节点。
一阶三角形单元的边标识有三个：S1、S2和S3。例如，inp文件中某个单元-节点的排布顺序为：element，n1，n2，n3（element为单元编号，后面三个元素为节点编号），那么 S1代表的边为：n1和n2组成的边、 S2代表的边为：n2和n3组成的边、S3代表的边为：n3和n1组成的边。
再来说顺序的事情，这部分我没做过测试，不过推测来看，与inp文件中的排布顺序保持一致的可能性很大。读者要想深入探究，可以具体推导一下公式，就是那个荷载换算的公式。
这个问题可能是二维中 特有的，因为仅仅靠两点，很难判断出来顺时针或者逆时针，没有参照，在三维问题中，这个问题就不存在，详情请看三维单元的解析。
六面体单元
几何模型为三拱桥，如图：
相应的网格图为：
这里我们首先查看节点的排布方式。分别以单元1、12、123、1234和12345为例。
编号为“1”的单元，在inp文件中，单元-节点的编号为：
1, 801, 962, 496, 497, 3190, 3351, 2885, 2886在cae界面中，我们只显示编号为“1”的单元为：
可以发现，前四个节点组成了一个面，后四个节点组成的面与前四个节点组成的面位置是相对的。且前四个节点按照右手法则，大拇指指向单元内部，后四个节点按照右手法则，大拇指指向单元的外部。且这两个对面四个节点开始的位置是相同的 ，如：
801, 962, 496, 4973190, 3351, 2885, 2886可以发现，节点801与3190共线，后面的三对节点仍然有相应的规律。
后面四个单元这里就不重复码字了，我做过验证，是满足这个规律的，下面来看更重要的面定义，这部分更有意思！
我在cae界面采用“gemerty”将三拱桥的桥面定义为一个面，详细的inp代码如下：
*Elset, elset=_top_S6, internal6, 14, 15, ......*Elset, elset=_top_S5, internal12, 267, 296, ......*Elset, elset=_top_S4, internal13, 16, 28, ......*Elset, elset=_top_S3, internal61, 140, 303, ......*Surface, type=ELEMENT, name=top_top_S6, S6_top_S5, S5_top_S4, S4_top_S3, S3这部分涉及的单元比较多，没有写全，其余的省略。下面提取上面这些单元的单元-节点信息：
S6--------------|6, 2, 495, 965, 498, 2391, 2884, 3354, 288714, 502, 1221, 1114, 503, 2891, 3610, 3503, 289215, 6, 1107, 1220, 504, 2395, 3496, 3609, 2893S5--------------|12, 1003, 983, 501, 500, 3392, 3372, 2890, 2889267, 404, 2158, 612, 61, 2793, 4547, 3001, 2450296, 985, 1061, 615, 614, 3374, 3450, 3004, 3003S4--------------|13, 1221, 502, 5, 165, 3610, 2891, 2394, 255416, 169, 505, 504, 1220, 2558, 2894, 2893, 360928, 1087, 510, 9, 799, 3476, 2899, 2398, 3188S3--------------|61, 31, 552, 381, 1082, 2420, 2941, 2770, 3471140, 19, 529, 1092, 981, 2408, 2918, 3481, 3370303, 617, 616, 1716, 1010, 3006, 3005, 4105, 3399有了之前的经验，我们知道了这里的S6、S5、S4和S3是六面体的面标识，还有两个S1和S2没涉及到，因为六面体嘛，肯定有六个面。我们只要把S3~S6的规律搞清楚了，其余的可以按照一样的思路整出来。
下面开整，首先以S6开始。在cae界面中把单元6、14和15显示出来：
下面把三拱桥调整到顶面的视图，即从上往下看的视图，截取包含这三个单元的一部分图：
可以看到单元15、14和6分别在底层单元从左往右数第1、3和倒数第一个。
其中这三个单元涉及到的节点编号为：
15, 6, 1107, 1220, 504, 2395, 3496, 3609, 289314, 502, 1221, 1114, 503, 2891, 3610, 3503, 28926, 2, 495, 965, 498, 2391, 2884, 3354, 2887可以发现，单元15采用的面标识S6涉及到的四个节点为：
2395 2893 504 6六面体一共八个节点，加入我们给这八个节点分别1~8的编号，我们发现这四个节点对应的编号为：5 8 4 1，
这个规律正不正确呢，再来看单元14对应的四个节点：
2891 2892 503 502经过验证，我们发现面标识S6就是对应分别了八个节点中第5 8 4 1个编号。
按照这种思路，我们可以得出如下规律：
S1-----1 4 3 2S2-----5 6 7 8S3-----1 2 6 5S4-----6 2 3 7S5-----4 8 7 3S6-----5 8 4 1注意：并不是所有的模型都会涉及到S1~S6，视模型的复杂程度而定，像几何拓扑关系简单的几何模型，如长方体，可能只会涉及其中的一个面标识。
总结
把问题的结果整出来并不是终点，重点是在得出结论的过程中有没有得出一些这一类问题的方法论。 在探索节点排布顺序规律和面节点索引规律的过程中，我们将inp文件与cae界面相结合，再加上自己现有的知识进行猜测和验证，最终得出结论。
在使用商软ABAQUS过程中，很多我们看似简单，甚至注意不到的非常小的细节，都是一大堆工程师的头发换回来的，也有些我们看不懂的设计，感觉莫名其妙，其背后都有非常复杂的原因，最终形成了现在的形式，当我们学习到一定深度的时候，自然会恍然大悟，茅塞顿开！
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