Abaqus 和Hyperview 强度结果后处理探讨

本文摘要（由AI生成）：

本文主要探讨了Abaqus和Hyperview这两种后处理软件在强度结果读取时的差异和感悟，以便对实际工程的参考和借鉴。在工程分析中，Abaqus/Viewer与Hyperview的强度后处理时，位移结果一致，但应力结果因处理方式不同而不同。Abaqus最终计算出的是积分点上的应力分量，但在后处理中显示的时候，单元之间会出现应力梯度，为了使contour光滑需要将积分点应力插值到节点处。Abaqus提供了两种插值方式，compute scalars before averaging和compute scalars after averaging。Hyperview中对应力结果提供四种平均方法，分别是None、Simple、Adavanced、Difference。最后，作者给出了一些建议，包括采用六面体单元进行结构离散，采用Abaqus作为后处理时，建议采用Before averaging应力处理方法；采用Hyperview作为后处理时，建议采用Simple应力处理方法等。

在有限元分析的后处理过程中，特别是强度结果读取，常常根据需要采用多种后处理软件。Abaqus 和Hyperview 是其中常用的两种后处理软件，其后处理结果方法常常困扰着工程分析人员。本期结合案例探讨这两种结果后处理方式的差异及感悟，以便对实际工程的参考和借鉴。

一、前处理

       将相应的数据导入到前处理Hypermesh 中，进行网格划分，网格划分时分别采用六面体单元和二阶四面体单元进行结构离散，单元大小为4mm。网格各项指标需达到相应的标准要求，若采用六面体单元，整体Jacobia 需达到0.6 以上。

 图1 某卡箍（六面体网格）

二、载荷及边界设定

      该卡箍计算载荷为施加螺栓的安装力矩30Nm。

三、后处理方式解析

      在实际工程分析中，Abaqus/Viewer与Hyperview的强度后处理时，不管采用什么方法，两者位移结果一致。有限元中采用形函数，先计算位移再计算应力，应力结果因处理方式不同而不同。

1、ABAQUS后处理门槛值

       Abaqus最终计算出的是积分点上的应力分量，但是在后处理中显示的时候，单元之间会出现应力梯度，为了使contour光滑需要将积分点应力插值到节点处，最终可以以等效应力的方式显示的（通常采用mises应力）或者是其他变量显示节点的mises应力是它相邻的单元积分点的应力插值过来的，但一个节点通常有多个相邻单元，比如六面体节点有8个相邻单元，但是每个单元插值到这个节点的应力并不相同（通常情况下单元越密，不同单元插值到同一个节点的应力越接近），这就需要一种方法来平均一下在节点处得到唯一的应力值，使单元之间应力连续。Abaqus提供了两种插值方式，compute scalars before averaging和compute scalars after averaging。

（1）computescalars before averaging：首先计算出积分点上的等效应力，然后分别插值到节点处，再平均。

（2）compute scalars after averaging：现将积分点处的应力分量插值到节点处，再平均出节点处的应力分量，最后通过应力分量求出等效应力。

其中第二种方法不需要设置阀值。

第一种方法将积分点处的应力插值到节点处时，不同的单元插值过来的等效应力由于单元等原因可能相差很大的，这样就出现了阀值 averaging。

计算公式一：relative nodalvariation = （maximum at node - minimum at node）/( maximum over active regions- minimum over activeregions)

计算公式二：relative nodalvariation = （maximum at node - minimum at node）/(maximum within region- minimum within region)

第一个公式和第二个公式分母部分是选取的不同的参考区域。

如果 relative nodal variation<averaging 则直接进行平均处理。

如果 relative nodal variation>averaging 则不做平均处理（会在节点处出现应力不连续）。

Averaging处于0到100%Averaging值越大等值线越光滑，当averaging等于0的时候单元之间出现明显应力不连续，当averaging等于100%的时候 contour非常光滑，一般选择75%即可。

注意：选择Computescalars before averaging变量在平均方法得到的节点Mises 应力偏大，作为工程分析的结果会更安全。此外，若在所关心的部位看到应力不连续现象，应在此处细化网格。

图2 Abaqus应力平均方法选项

2、Hyperview强度结果后处理方式

Hyperview中对应力结果提供四种平均方法，分别是None、Simple、Adavanced、Difference。

（4）Difference：在一个节点处的最大和最小角值间的差值。

图3 None应力平均方法   图4 Simple应力平均方法

图5 Advanced应力平均方法 图6 Difference应力平均方法

3、分析结果对比

（1）Abaqus和Hyperview两种后处理位移结果一致（有限元计算原理先计算位移再计算应力）。

图7 Abaqus Before averaging方法   图8 Hyperview Simple方法

（2）若结构采用六面体单元离散，采用Simple结果一样。

图9 Abaqus Before averaging方法      图10 Hyperview Simple方法

（3）若采用四面体单元离散，在Hyperview中需要将Use corner data选项勾选，此时两种软件最大主应力结果一致。

图11 Abaqus Before averaging方法    图12 Hyperview Simple方法

表1 Abaqus与Hyperview结果对比

四、小结

     通过大量的实际工程对比，得出初步的以下参考或建议：

1、对于结构强度分析，推荐采用六面体单元进行结构离散；若采用四面体单元，建议采用二阶四面体单元。

2、采用Abaqus作为后处理时，建议采用Before averaging应力处理方法；

3、采用Hyperview作为后处理时，建议采用Simple应力处理方法；

4、若采用四面体单元进行结构离散，建议勾选use corner data选项；

5、至于采用哪种强度理论，需结合实际结构件材料和使用性质来定。

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