Abaqus中C3D8R单元和C3D8I单元的区别

C3D8R单元:

8节点六面体线性减缩积分单元。与完全积分单元相比,线性减缩积分单元仅在单元中心包含一个积分点,而二次减缩积分单元的积分点数量与线性完全积分单元的相同。
线性减缩积分单元有以下优点
(1)在弯曲荷载下不易发生剪切自锁现象。
(2)对位移的求解结果比较精确。
(3)网格存在扭曲变形时,分析的精度不会受到太大的影响。

线性减缩积分单元也存在如下缺点
(1)需要划分较细的网格来克服沙漏问题。
(2)不能用于以应力集中部位的节点应力为指标的分析,因为线性减缩积分单元只在单元的中心有一个积分点,其在积分点上的应力是相对精确的,但经过插值和平均后得到的节点应力则是不精确的。

二次减缩积分单元仍具有线性减缩积分单元的全部优点,同时还具有以下优点
(1)即使不划分很细的网格,也不会出现严重的沙漏问题。
(2)即使在复杂的应力状态下,对自锁问题也不敏感。

使用二次减缩积分单元时需要注意以下问题:
(1)不能用于接触分积。
(2)不能用于大变形问题的分析。
(3)与线性减缩积分单元类似,采用该单元计算得到的节点应力不够精确,

C3D8I单元:

8节点六面体线性非协调模式单元。该单元把增强单元位移梯度的附加自由度引入线性单元,能克服剪切自锁问题,具有较高的计算精度,注意:非协调模式单元与缩积分单元不能同时被选中。

非协调模式单元有以下优点
(1)能够克服剪切自锁问题,在单元扭曲较小的情况下,得到的位移应力结果比较精确。
(2)在弯曲问题中,在厚度方向上只需较少的单元,就可得到与二次单元相当的结果,大大降低了计算成本。
(3)使用增强变形梯度的非协调模式单元,在单元的交界处不会发生重叠或开孔,因此容易扩展到非线性、有限应变的位移。

使用该单元也需注意以下问题
(4)如果关心区域的单元扭曲较大时,特别是出现交错扭曲时,计算的精度就会大大降低。

个人发现在计算大变形问题时,采用C3D8R单元比较容易收敛,荷载可以加5倍极限荷载标准值,便于观察结构的破坏趋势。采用C3D8I单元时,在结构刚刚达到极限荷载时,收敛就变得异常困难。

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