沙漏问题.docx

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沙漏问题

沙漏能是由于在显示分析中采用缩减积分造成的，所谓缩减积分就是单元计算时积分点数少于实际个数，这种操作能加快计算速度，但是会造成一种单元的零能模式，这就是沙漏。

计算要求沙漏能小于总能量的5％时才认为结果是可靠的。

有限元方法一般以节点的位移作为基本变量，单元内各点的位移以及应变均采用形函数对各节点的位移进行插值计算而得，应力根据本构方程由应变计算得到，然后就可以计算单元的内能了。

如果采用单点积分（积分点在等参元中心），在某些情况下节点位移不为零（即单元有形变），但插值计算得到的应变却为零（譬如一个正方形单元变形为一个等腰梯形，节点位移相等但符号相反，各形函数相同，所以插值结果为0），这样内能计算出来为零（单元没变形！

）。

这种情况下，一对单元叠在一起有点像沙漏，所以这种模式称之为沙漏模式或沙漏现在有很多控制沙漏的专门程序，如控制基于单元边界的相对转动。

但这些方法不能保持完备性。

我主要讲一下物理的稳定性，在假设应变方法的基础上，建立沙漏稳定性的过程。

在这些过程中，稳定性参数基于材料的性能。

这类稳定性也称为物理沙漏控制。

对于不可压缩材料，即使当稳定性参数是一阶的时候，这些稳定性方法也将没有自锁。

在建立物理沙漏控制中，必须做出两个假设：

1.在单元内旋转是常数。

2.在单元内材料响应是均匀的。

沙漏能明显时，如下图：

沙漏可以控制

明显没有畸变出现，沙漏能得到了控制。

以上模拟都采用是单点积分单元。

如果采用四点积分单元，就可以避免沙漏能的现象，但计算时间会稍微加长。

出现沙漏问题的原因？

？

2013-11-0320:

12匿名  分类：

化学 | 浏览990次

 操作系统

之前在学习过程中，计算过程中会出现沙漏问题会导致计算没算完就终止，请问出现沙漏的原因是什么？

？

是网格质量的问题还是加载的问题？

？

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| 2013-11-0420:

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热心网友

原因分析：

沙漏的产生是一种数值问题，单元自身存在的一种数值问题，举个例子，对于单积分点线性单元，单元受力变形没有产生应变能--也叫0能量模式，在这种情况下，单元没有刚度，所以不能抵抗变形，不合理，所以必须避免这种情况的出现，需要加以控制，既然没有刚度，CAE就要施加虚拟的刚度以限制沙漏模式的扩展---人为加的沙漏刚度就是这么来的。

沙漏的判别：

最简单的是察看单元变形情况，就像上边所说的单点积分单元，如果单元变成交替出现的梯形形状，如果多个这样的单元叠加起来，就会成为沙漏现象。

沙漏的控制：

*SECTIONCONTROLS：

指定截面控制警告：

对于沙漏控制，使用大于默认值会产生额外的刚度响应，甚至当值太大时有时导致不稳定。

默认沙漏控制参数下出现沙漏问题表明网格太粗糙，因此，更好的解决办法是细化网格而不是施加更大的沙漏控制。

DISTORTIONCONTROL：

只用于explicit分析。

=YES激活约束防止负体积单元出现或其他可压缩材料的过度变形，这对超弹材料是默认的。

DISTORTIONCONTROL参数对线性动力学不可用并且不能防止单元由于时间不稳定、沙漏不稳定或不切实际的物理变形造成的扭曲。

=NO不激活约束，对于除了超弹材料等单元都是默认值。

HOURGLASS：

设置HOURGLASS=COMBINED定义沙漏控制的单元粘性-刚度形式；HOURGLASS=ENHANCED基于假定的增强应变方法来控制沙漏；HOURGLASS=RELAXSTIFFNESS使用整合的粘弹性形式控制沙漏；HOURGLASS=STIRRNESS对于standard分析除了超弹材料和修正的四面体和三角形外的单元默认，为所有减缩积分单元定义沙漏控制是严格的弹性；HOURGLASS=VISCOUS为缩减积分单元定义沙漏阻尼。

其他4条回答

2013-11-0420:

21热心网友

沙漏模式：

主要出现在线性减缩积分单元的应力/位移场分析中。

积分点数目少，可能出现没有刚度的零能量模式（zerohourglassstiffnes）。

网格较粗时，零能量模式会通过网格扩展出去，是的计算结果无意义或导致严重的网格畸变。

查看：

查看单元的变形情况，如果单元变成交替出现的梯形形状，可能出现沙漏模式；显示组---element---elementset高亮显示控制：

abaqus中的伪应变能或沙漏刚度主要用来控制沙漏变形能量；在后处理的中选择result---historyoutput，绘制伪应变能ALLAE（artificialstrainenergy）和内能ALLIE（internalenergy）曲线。

当伪应变能约占内能的1%时，表明沙漏模式对计算结果影响不大；---------------------------------10%时，分析是无效的；解决方法：

1、细化网格，发生弯曲变形时，在厚度方向上至少划分4个单元；2、设置沙漏控制选项：

引入少量的人工“沙漏刚度”限制沙漏模式扩展，当网格足够细化时，此方法很有效，可获得足够精度的计算结果；操作：

mesh模块，enhanced、relaxstiffness、stiffness、viscous、combined；3、选择其他单元类型，非协调单元不会出现沙漏模式的问题；4、避免将载荷或边界条件定义在一个节点上。

将点载荷或点上的边界条件定义在一个包含该点的小区域上，有利于避免沙漏模式的扩展。

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2013-11-0420:

24热心网友

沙漏肯定会影响精度，但是还没有遇到过因为沙漏原因而计算停止的。

学习了！

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2013-11-0420:

15热心网友

尝试改变你的网格类型或者加密网格，或者设置沙漏控制。

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| 2013-11-0420:

22热心网友

网格层数少吧，多建几层，或者加个控制

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