[科普中国]-非协调单元

概念

有一些单元，不满足协调条件，但仍然可以收敛到真实解，这类单元成为非协调单元。它可以看成是对等参数单元的一种改进，目的在于：在计算量增加不多的情况下，使单元的实际精度有所改善。此种单元在一阶单元中引入一个增强单元变形梯度的附加自由度。这种对变形梯度的增强允许一阶单元在单元域上对于变形梯度有一个线性变化。1

在Abaqus中，非协调单元以字符结尾，仅适用于线性四边形和六面体单元。它把增强单元位移梯度的附加自由度引入线性单元，能克服线性完全积分中的剪切锁死问题，具有较高的计算精度。2

Abaqus中的非协调模式单元和MSC.NASTRAN中的4节点四面体和8节点六面体单元很相似，所以计算结果也很一致。

优点（1）克服了剪切锁死问题，在单元扭曲比较小的情况下，得到的位移和应力结果很精确。

（2）在弯曲问题中，在厚度方向上只需很少的单元，就可以得到与二次单元相当的结果，而计算成本明显小于二次单元。

（3）单元交界不会重叠或开洞，因此很容易扩展到非线性、有限应变的位移。

不足非协调单元对单元的扭曲很敏感，在使用时必须小心以确保单元扭曲是非常小的，若所关心的部位单元扭曲比较大，尤其出现交错扭曲时分析精度会降低。值得注意的是，非协调单元和减缩积分单元，两个只能选择其一，不能同时选择。但是可以同时选择杂交单元。