2020-02-01 07:56:00 藍楓漫談

在有限元分析的後處理過程中，特別是強度結果讀取，常常根據需要採用多種後處理軟件。Abaqus 和Hyperview 是其中常用的兩種後處理軟件，其後處理結果方法常常困擾著工程分析人員。本期結合案例探討這兩種結果後處理方式的差異及感悟，以便對實際工程的參考和借鑑。

一、前處理

將相應的數據導入到前處理Hypermesh 中，進行網格劃分，網格劃分時分別採用六面體單元和二階四面體單元進行結構離散，單元大小為4mm。網格各項指標需達到相應的標準要求，若採用六面體單元，整體Jacobia 需達到0.6 以上。

圖1 某卡箍（六面體網格）

二、載荷及邊界設定

該卡箍計算載荷為施加螺栓的安裝力矩30Nm。

三、後處理方式解析

在實際工程分析中，Abaqus/Viewer與Hyperview的強度後處理時，不管採用什麼方法，兩者位移結果一致。有限元中採用形函數，先計算位移再計算應力，應力結果因處理方式不同而不同。

1、ABAQUS後處理門檻值

Abaqus最終計算出的是積分點上的應力分量，但是在後處理中顯示的時候，單元之間會出現應力梯度，為了使contour光滑需要將積分點應力插值到節點處，最終可以以等效應力的方式顯示的（通常採用mises應力）或者是其他變量顯示節點的mises應力是它相鄰的單元積分點的應力插值過來的，但一個節點通常有多個相鄰單元，比如六面體節點有8個相鄰單元，但是每個單元插值到這個節點的應力並不相同（通常情況下單元越密，不同單元插值到同一個節點的應力越接近），這就需要一種方法來平均一下在節點處得到唯一的應力值，使單元之間應力連續。Abaqus提供了兩種插值方式，compute scalars before averaging和compute scalars after averaging。

（1）computescalars before averaging：首先計算出積分點上的等效應力，然後分別插值到節點處，再平均。

（2）compute scalars after averaging：現將積分點處的應力分量插值到節點處，再平均出節點處的應力分量，最後通過應力分量求出等效應力。

其中第二種方法不需要設置閥值。

第一種方法將積分點處的應力插值到節點處時，不同的單元插值過來的等效應力由於單元等原因可能相差很大的，這樣就出現了閥值 averaging。

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

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

第一個公式和第二個公式分母部分是選取的不同的參考區域。

如果 relative nodal variation<averaging>

如果 relative nodal variation>averaging 則不做平均處理（會在節點處出現應力不連續）。

Averaging處於0到100%Averaging值越大等值線越光滑，當averaging等於0的時候單元之間出現明顯應力不連續，當averaging等於100%的時候 contour非常光滑，一般選擇75%即可。

注意：選擇Computescalars before averaging變量在平均方法得到的節點Mises 應力偏大，作為工程分析的結果會更安全。此外，若在所關心的部位看到應力不連續現象，應在此處細化網格。