单元网格。
[20]（pp60）三维实体单元类型的选择原则
（1）对于三维区域，尽可能采用结构化网格划分或扫掠网格划分技术，从而得到Hex 单元网格，
减小计算代价，提高计算精度。当几何形状复杂时，也可以在不重要的区域使用少量楔形单元。
（2）如果使用了自由网格划分技术，Tet 单元类型应选择二次单元。在ABAQUS/Explicit 中应选择
修正的Tet 单元C3D10M，在ABAQUS/Standard 中可以选择C3D10，但如果有大的塑性变形，或
模型中存在接触，而且使用的是默认的硬接触关系，则也应选择修正的Tet 单元C3D10M。 （3）ABAQUS 的所有单元均可用于动态分析，选取单元的一般原则与静力分析相同。但在使用
ABAQUS/Explicit 模拟冲击或爆炸载荷时，应选用线性单元，因为它们具有集中质量公式，模拟应
力波的效果优于二次单元所采用的一致质量公式。
如果使用的是 ABAQUS/Standard，在选择单元类型时还应该注意：
（1） 对于应力集中问题，尽量不要使用线性减缩积分单元，可使用二次单元来提高精度。如果
在应力集中部位进行了网格细化，使用二次减缩积分单元与二次完全积分单元得到的应力
结果相差不大，而二次减缩积分单元的计算时间相对较短。
（2） 对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩性的（例如金属材料），则不能使用二次完全积分单
元，否则会出现体积自锁问题，也不要使用二次Tri 或Tet 单元。推荐使用的是修正的二次
Tri 或Tet 单元、 非协调单元以及线性减缩积分单元。 （3） 如果模型中存在接触或大的扭曲变形，则应使用线性Quad 或Hex 单元以及修正的二次Tri
或Tet 单元，而不能使用其它的二次单元。
（4） 对于以弯曲为主的问题，如果能够保证在所关心的部位的单元扭曲较小，使用非协调单元
可以得到非常精确的结果。
（5） 除了平面应力问题之外，如果材料是完全不可压缩的（如橡胶材料），则应使用杂交单元；
在某些情况下，对于近似不可压缩材料也应使用杂交单元。 [21]（pp61）壳单元类型及选择原则
如果一个薄壁构件的厚度远小于其典型结构整体尺寸（一般为小于1/10），并且可以忽略厚度
方向的应力，就可以用壳单元来模拟此结构。壳体问题可分两类：薄壳问题（忽略横向剪切变形）
和厚壳问题（考虑横向剪切变形）。对于单一各向同性材料，一般当厚度和跨度
的比值小于1/15 时，
可以认为是薄壳；大于1/15 时，则可以认为是厚壳。对于复合材料，这个比值要更小一些。
按薄壳和厚壳分为：通用壳单元和特殊用途壳单元。前者对薄壳和厚壳均有效； 按单元定义方式可分为：常规壳单元和连续体壳单元。前者通过定义单元的平面尺寸、表面法向何
初始曲率来对参考面进行离散，只能在截面属性中定义壳的厚度，不能通过节点来定义壳的厚度。
后者类似于三维实体单元，对整个三维结构进行离散。 选择原则：
（1） 对于薄壳问题，常规 壳单元的性能优于连续体单元；而对于接触问题，连续体壳单元的计
算结果更加精确，因为它能在双面接触中考虑厚度的变化。 （2） 如果需要考虑薄膜模式或弯曲模式的沙漏问题， 或模型中有面内弯曲， 在 ABAQUS/Standard 中使用S4 单元可获得很高的精度。 （3） S4R 单元性能稳定，适用范围很广。
（4） S3/S3R 单元可以作为通用壳单元使用。由于单元中的常应变近似，需要划分较细的网格来
模拟弯曲变形或高应变梯度。
（5） 对于复合材料，为模拟剪切变形的影响，应使用适于厚壳的单元（例如S4、S4R、S3、S3R、
S8R），并要注意检查截面是否保持平面。 （6） 四边形或三角形的二次壳单元对剪切自锁或薄膜自锁都不敏感，适用于一般的小应变薄壳。
（7） 在接触模拟中，如果必须使用二次单元，不要选择STRI65 单元，而应使用S9R5。
（8） 如果模型规模很大且只表现几何线性，使用S4R5 单元（线性薄壳单元）比通用壳单元更 节约计算成本。
石亦平ABAQUS 有限元分析实例祥解之读后小结 第 6 页共 6 页
（9） 在ABAQUS/Explicit 中，如果包含任意大转动和小薄膜应变，应选用小薄膜应变单元。
[22] 梁单元类型的选择
如果一个构件横截面的尺寸远小于其轴向尺度（一般的判据为小于1/10），并且沿长度方向的应力
是最重要的因素，就可以考虑梁单元来模拟此结构。ABAQUS 中的所有单元都是梁柱类单元，即可
以产生轴向变形、弯曲变形和扭转变形。Timoshenko 梁单元还考虑了横向剪切变形的影响。B21
和B31（线性梁单元）以及B22 和B32 单元（二次梁单元）是考虑剪切变形的Timoshenko 梁单 元，它们既适用于模拟剪切变形起重要作用的深梁，又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁。这
些单元的截面特性与厚壳单元的横截面特性相同。
ABAQUS/Standard 中三次单元B23 和B33 被称为Euler-Bernoulli 梁单元，它们不能模拟剪切变形，
但适合于模拟细长的构件（很截面的尺寸小于轴向尺度的1/10）。由于三次单元可以模拟沿长度方
向的三阶变量，所以只需划分很少的单元就可以得到很精确的结果。 选择原则：
（1） 在任何包含接触的问题中，应使用B21 或B31 单元（线性剪切应变梁单元）。
（2） 如果横向剪切变形很重要，则应采用B22 或B32 单元（二次Timoshenko 梁单元）。
（3） 在ABAQUS/Standard 中的几何非线性模拟中，如果结构非常刚硬或非常柔软，应使用杂交
单元，例如B21H 或B32H 单元。
（4） 如果在ABAQUS/Standard 中模拟具有开口薄壁横截面的结构，应使用基于横截面翘曲理论
的两单元，例如B31OS 或B32OS 单元。
第三章 线性静力分析实例
[23] (pp78) 在划分网格之后，我们需要检验网格质量：在主菜单中选择Mesh →Verify，画一个矩形
框来选中所有单元，在弹出的Verify Mesh 对话框中，将Type 设为Analysis Checks, 然后点击
Highlight。在模型中没有单元显示为黄色或红色，这说明网格划分没有问题。窗口底部信息区中显示 了所选区域的单元总数。
[24] (pp80) 如果当前的功能模块是Assembly、Interaction、 Load 或Mesh（处在为装配件划分网
格的状态下），则使用主菜单Tools 定义的面或集合是属于整个装配间的； 而如果当前的功能模块式
Part 或Mesh（处在为部件划分网格的状态下），则使用主菜单Tools 定义的面或集合只是属于此部
件，不能在Assembly、Interaction 或Load 功能模块中使用。因此，创建集合或面时，要注意首
先选择正确的功能模块。 [25] (pp82) 默认情况下，所有在前一个分析步中定义的载荷都会延续到后面的分析步。根据载荷所遵
循的幅值类型，有两种可能：（1）如果载荷所遵循的幅值是基于单个分析步时间的，或者遵循默认的
Ramp 幅值，那么此载荷将保持上一分析步结束时的大小；（2）如果载荷所遵循的幅值是基于所有分
析步的总体时间，那么此载荷将继续遵循此幅值的定义。 [26] (pp82) 在一般分析步中，载荷必须以总量而不是以增量的形式给定。Shear 类型的面载荷方向总
是作用面的切线方向。如果面载荷类型为General，则会完全遵循面载荷向量所定义的方向。
[27] (pp86) 在提交分析作业时，可能会遇到内存超出上限的问题。解决方法：（1）在Job 功能模块
中，点击Create → Continue，在弹出的Edit Job 对话框中，点击Memory 标签页；（2）还可在
ABAQUS 环境文件abaqus_v6.env 中修改，这样就不必在每次创建分析作业时都重新设定这个参数 了。 [28] (pp87) 完成ABAQUS 安装后，可以修改默认的工作目录：点击[开始] →[程序] →[ABAQUS
6.5-1]，在ABAQUS CAE 上点击右键，选择[属性]，然后就可以把[起始位置]修改为所希望的工作目
录（这同时也是ABAQUS/CAE 打开文件时的默认路径）。同样地，可以对ABAQUS Command 和
ABAQUS Viewer 进行类似修改。
[29] (pp89) 通过切面视图来观察模型内部的分析结果 在主菜单中选择Tools→View Cut→
Manager，在View Cut Manager 对话框中可以看到，ABAQUS/CAE 已经建立了三个基于全局坐标
系得切面视图：x-plane、 y-plane 和z-plane，点击其中的某个切面视图前面的小方框，视图
石亦平《ABAQUS 有限元分析实例详解》之读后小结（第二部分） 第 2 页共 4 页
区中会相应地显示出切面的效果。拖动View Cut Manager 对话框中底部的滚动条，可看到切面的位
置会随之移动。点击次对话框中的Create，可以创建新的切面视图。 [30] (pp92) 定义节点路径在主菜单中选择Tools → Path → Create，在Create Path 对话框中点
击Continue， 然后在Edit Node List Path 对话框中点击Add After。在视图区中依次点击所希望
路径上的各个节点，最后点击鼠标中键，在在Edit Node List Path 对话框中点击OK。
[31] (pp92) 沿路径显示分析结果 在主菜单中选择Tools → XY Data → Manager，点击Create，
在Create XY Data 对话框中选择Path，然后点击Continue。在随后弹出的XY Data from Path 对
话框中，设置适当的参数后，点击Plot，视图区中显示节点位移随路径变化的曲线图。点击Save As，
在弹出的Save XY Data As 对话框中点击OK，可将此路径保存。 [32] (pp93) 生成数据报告 在主菜单中选择Report → XY, 在弹出的Report XY
Data 对话框中拖
动鼠标，选中所有曲线。点击Setup 标签页，在Name 后面输入报告文件名，然后点击OK。在工作
目录下可以找到生成的报告文件，可用文本编辑器（如Notepad、UltraEdit、EditPlus 等）打开。 [33] (pp94) 在修改部件几何形状时，尽量修改顶点位置或编辑尺寸，而不要创建或删除线段，这样可
以减少对已定义的部件特征、集合和面的影响。
[34] (pp95) 在修改几何模型后，必须对原模型的截面属性、面、集合、载荷、边界条件和约束进行全
面检查，以便确定原模型是否受到影响。 第四章 ABAQUS 的主要文件类型
[35] (pp102) INP 文件格式规则：（1）注释行以**开头；（2）整个文件中不能有空行；（3）除用户子
程序用到的集合或面外，关键词、参数、集合名称和面的名称都不区分大小写；（4）在一行的结尾使
用逗号作为续行符；（5）在关键词和各个参数之间，以及数据行中的各个数据之间都要用逗号隔开。
如果一个数据行中只包含一个数据项，也要在结尾处加上一个逗号；（6）浮点数表示方法：5，5.0，
5.，5.0E+0，.5E+1，50E-1。
[36] (pp105) 如果在定义载荷、边界条件或约束时需要引用节点编号，需要加上相应得实体名称作为 前缀。
[37] (pp105) 所有单元必须被赋予截面属性，因此一般每个单元都会属于至少一个定义在Part 或
Instance 数据块中的集合。
石亦平《ABAQUS 有限元分析实例详解》之读后小结（第二部分） 第 3 页共 4 页
[38] (pp105) 节点集合 和单元集合的名称不得超过80 个字符，且必须以字母（包括下划线）开头。
材料名称也不得超过80 个字符，且必须以字母（不包括下划线）开头。 参数INTERNAL 不是必需
的，它只是表明此集合是在ABAQUS/CAE 中生成的。 [39] (pp107) 对于定义在Assembly 数据块中的集合，其表示方法与定义在Part 或Instance 数据块中
的集合基本相同，只是需要加上参数INSTANCE=<实体名称>。 [40] (pp107) 对于以下列出的分析类型，需要使用关键词*DENSITY 来定义密度： （1）使用进行特征频率提取分析、瞬态动力学分析、瞬态热传导分析、绝热应力分析或声学分析。
（2）在ABAQUS/Standard 中使用重力载荷、离心力载荷或旋转加速度载荷。 （3）所有使用ABAQUS/Explicit 的分析（流体静力学问题除外）。
[41] (pp108) 边界条件既可以被创建在初始分析步中，也可以被创建在后续分析步中；而载荷不能被