Abaqus2022新功能系列(4):单元
现在，可以定义网格梁通用截面的六个截面应变与六个截面力和力矩之间的完全耦合，并将此截面分配给单元类型B31和B32。
Abaqus/Standard中B31和B32型单元的网格化一般梁一般截面定义通过一个选项得到增强，该选项可实现六个梁截面应变与六个梁截面力和力矩之间的完全耦合。这种增强功能能够更准确地表征复合梁的弹性响应;例如，在对风力涡轮机或直升机旋翼叶片进行建模时。要设置完全耦合行为，定义对称梁截面刚度矩阵的关联 21个值。
无需手动定义这些值，在Abaqus/Standard中计算这些值，方法是首先使用 3-DOF 翘曲元素和适当的材料分配分析相关横截面几何体的二维网格（请参见网格化复合梁横截面增强功能）。例如，对于风力涡轮机转子叶片，您可以在每个梁单元的中间定义和分析二维横截面网格。每次分析都会生成一个jobname.bsp文件，其中包含具有完全耦合的关联网格化普通梁截面的刚度和质量属性定义，使用新选项"截面刚度"表示刚度，"截面惯性"选项表示质量属性。然后，转子叶片的梁模型引用这些文件。
图1中的风力涡轮机转子叶片仅在柔软的襟翼方向上弯曲（人为地），因此梁中心线呈圆形。在这种情况下，梁单元在软瓣方向上只有正弯曲应变，所有其他截面应变均为零。然而，风力涡轮机转子叶片的实际梁模型通常必须考虑完全耦合以获得最佳精度，从而导致每个方向的非消失截面力和力矩，如图2所示。
新的3-DOF翘曲元件扩展了复合梁的啮合横截面生成能力，例如风力涡轮机转子叶片中的梁。
Abaqus/Standard现在提供 3-DOF 翘曲单元来模拟网格化复合梁横截面。这些单元使用此横截面捕获面内翘曲对复合梁单元刚度属性的影响。传统的1-DOF翘曲元件只考虑面外翘曲。
使用新的翘曲元素（WARPF2D3，WARPF2D4，WARPF2D6和WARPF2D8），您现在可以使用所有现有的三维线性弹性材料定律; 例如，为风力涡轮机转子叶片中的各种层压板生成逼真的模型。在Abaqus/CAE中，鉴于后续分析中的梁单元变形，您可以恢复横截面平面中的完整三维应变和应力（请参见查看网格状梁横截面的分析）。
新选项允许您反映预弯曲和预加推梁几何形状以及横截面平面法向相对于梁中心线的倾斜度对梁单元刚度属性的影响。
现在，可以将生成的复合梁单元刚度和质量属性导入Simpack，并将其分配给非线性 SIMBEAM 单元，以便在后续的单片 FEM-MBS 分析中使用。在随后的Abaqus分析中，仅当耦合刚度属性完全由质心和剪切中心偏移表征时，才能将生成的复合梁单元刚度和质量属性指定给梁单元。
可以使用材质定义来定义常规梁截面的材质属性。通道形和帽形梁截面类型现在可在标准梁横截面库中使用。
可以使用材料定义来定义常规梁截面的材料属性，并将这些属性与Abaqus/Standard 和 Abaqus/Explicit中提供的截面定义相关联。
两种薄壁开放截面类型，SECTION=通道（图1）和截面=HAT（图2），被添加到标准梁横截面库中，用于一般梁截面定义。
失真控制可用于Abaqus/Explicit中的C3D10单元。
Abaqus/Explicit为C3D10单元提供元素失真控制，以防止元素过度反转或失真。约束是使用惩罚方法强制执行的，可以控制相关的失真比。
此外，无论"改进"的单元时间估计方法是激活还是停用，C3D10单元的单元稳定时间增量计算都得到了改进。现在，对于Abaqus/Explicit仿真（包括C3D10单元和可变质量缩放），计算更加稳健。
现在，可以使用分布来指定复合实体图元的层厚度，并将楔形（三角形棱镜）图元与复合实体截面定义结合使用。支持以下楔形元件类型：C3D6、C3D6H、C3D15、C3D15H、C3D15V 和C3D15VH。对于复合楔形单元，材料层只能堆叠在第三个等参数坐标中，平行于等参数参考单元的三角形面 1 和 2。
现在，可以在Abaqus/Explicit中使用线性运动学转换来提高仿真的鲁棒性。
当单元受到较大的压缩力时，如果考虑非线性几何效应，则可能会发生负体积并导致致命误差。现在，可以使用线性运动学转换来允许模拟继续受到高度扭曲元素的线性运动学近似的影响。此功能用作失真控制的一种形式，适用于所有实体图元。此外，它也适用于膜元件，但前提是它们与已激活线性运动学的实体单元共享节点。
