Hypermesh+Abaqus软件：质量单元仿真教程

Abaqus 的单元类型特别丰富，abaqus理论手册里将结构分析领域的单元按照类型主要划分为以下种类：

1. 实体单元
2. 壳单元
3. 梁单元
4. 桁架单元
5. 刚体单元
6. 质量和转动惯量单元
7. 弹簧和减震器单元
8. 等等

同时以上单元按照维度不同又被划分为0D、1D、2D和3D单元。每一种单元对其描述和表征为以下五个方面：

1）单元族（Family）。

2）自由度（与单元族直接相关）（Degrees of freedom）。。

3）节点数目（Number of nodes）。

4）数学描述（Formulation）。

5）积分（Integration）。

在实际工程项目中，其实最难搞定的反而是0D、1D单元。因为它们的表现形式多样，单元类型和功能也是最繁杂的。一句话概括就是越是简单的单元越不简单！

今天我们就一起聊一聊abaqus里的一类特殊单元，即质量单元 。

看过我往期的同学们应该会发现，小编不喜欢讲废话和长篇的理论，理论知识固然很重要，但往往对于一个新手来说，需要先掌握的是软件实操的理解，能够第一时间解决工程项目问题。小编所有的公众号文章只讲干货和我的工作心得，不会到处去生搬硬套那些力学理论知识充量。如果文章讲的有误的地方，还请谅解！

1. 质量分配的三种方式

对模型的重量配重共有三种方式，分别如下：

①结构质量单元（mass）

②非结构质量 （nsm）

③密度分配 （density）

2. 结构质量单元（Mass）

质量单元是属于标量单元（scalar element）中的一类，它的特点是没有几何外观，不需要单元坐标系。abaqus软件中主要使用的是集中质量单元 （mass），它通常是一个含6*6的质量矩阵，且只有对角元素。

下文讲解的全是集中质量单元。

2.1 用途和应用场景

集中质量单元（mass）主要用于简化模型，减少计算量和求解时间。通常对于整体结构刚强度贡献较小的零件可以将其简化为在几何质心位置创建一个单点的集中质量单元，并且该节点与其它零件采用分布耦合（DCOUP_DIS）或运动耦合方式（COUP_KIN）约束与连接。如下图所示：

2.2 采用PMASS属性方式创建

这种方式的特点是对component赋予property，且属性卡片类型为MASS，分配的质量将平均分给component包含的所有mass单元。如果是整车配重，这种方式不合适。因为不同地方的零件重量都不相同。

Step1：新建一个component。对新建的组进行命名，如可将该component命名为CR_mass，用于存放质量点。

Step2：建立质量点。先在1D下选择masses，进入质量点创建页面，如下图所示。

Step3：给质量点添加质量。先建立一个新属性，点击properties进入，如下图所示。

Mass:abaqus本身无单位系统，但通常我们采用mm单位制，此时质量的单位为吨，上图质量即1kg。

Card image：选择MASS

Step4：对创建的命名为mass_neishi的component赋予刚才创建的property。

2.3 对部分单元分配质量属性

采用单独对单元分配质量属性的方式也是将所有质量单元先放到一个component中，但是不赋予property，而是创建若干个property并分别对各自单元赋予mass属性卡片和质量。这种方式适合整车配重。

Step1：质量单元创建方法和上述类似。也是新建一个component，将所有质量单元都放到这个component中。

Step2：创建属性，建议名称命名如下：零件号_节点ID_重量。

Step3：将单个质量单元mass分配到该属性上：

Type类型建议选择ALL，否则有可能导致property不能成功赋予给elems

2.4 查看单个集中质量单元的重量

Tool→ mass calc：

3. 非结构质量（NSM）

3.1 用途和应用场景

非结构质量一般是用于其结构刚度很小或者该结构的材料弹性模量特别小的场景，如汽车地板上的隔音减震及防火材料、弹性软泡沫材料、柔性棉等。非结构质量可以分配在线单元、面单元或体单元上。

3.2 创建方法

Abaqus的非结构质量创建方法和nastran有很大区别。

Abaqus的非结构质量只能通过property卡片：NONSTRUCTURAL_MASS赋予。创建方法和上一节的【对单元分配质量属性】一样。

Step1：创建property属性。

Step2：给单元或者单元set分配属性。

Type类型建议选择ALL，否则有可能导致property不能成功赋予给elems

4. 密度分配（density）

该方法就是在材料创建卡片中根据需要输入密度，如下图。

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