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Note_Fem_C3D8I单元格式

COD8I单元是在C3D8基础上修改而来,因此就不完整推导了,只给出关键地方。主要的思路就是在每个坐标方向增加二次项,来消除剪切自锁。虽然这样会导致单元边上的位移场不连续。

单元几何

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单元使用八节点,每个节点有三个平移自由度; 局部坐标使用(r,s,t)坐标系,r,s,t取值范围-1到+1;使用等参数单元推导刚度矩阵

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  • 积分点布置(abaqus)

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单元刚度矩阵

节点形函数为,ri,si,ti是节点i的(r,s,t)坐标值:

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几何插值与C3D8一样:

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位移场插值【修正】:

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应变分量推导【修正】:

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单元刚度矩阵Ke【修正】:

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数值积分参见C3D8的方法

完全积分方案:每个方向上使用2个积分点进行积分,满足精确积分,共有8个积分点进行数值积分。

其余部分都和C3D8单元一致。

总结

C3D8I单元使用了wilson非协调位移模式来修正剪切闭锁;使用b-bar选择性积分技术来修正体积自锁。