有限元分析的后處理涉及多種后處理軟件，其中Abaqus和HyperView是常用的兩種。它們在強度結果讀取方面有所差異，這給工程分析人員帶來了一定困擾。本文將結合一個案例介紹兩種后處理方式的差異和感悟，并為實際工程提供參考和借鑒。

先通過Hypermesh進行前處理，將對應數據導入并進行網格劃分。我們可以選擇六面體單元或者二階四面體單元來完成結構離散化，同時需要確保單元大小達到4mm以上以滿足標準要求。如果采用六面體單元，則需要整體Jacobia達到0.6以上。

(資料圖)

圖1某卡箍（六面體網格）

二、載荷及邊界設定

該卡箍計算載荷為施加螺栓的安裝力矩30Nm。

三、后處理方式解析

在實際工程分析中，Abaqus/Viewer與Hyperview的強度后處理時，不管采用什么方法，兩者位移結果一致。有限元中采用形函數，先計算位移再計算應力，應力結果因處理方式不同而不同。

1、ABAQUS后處理門檻值

Abaqus最終計算出的是積分點上的應力分量，但是在后處理中顯示的時候，單元之間會出現應力梯度，為了使contour光滑需要將積分點應力插值到節點處，最終可以以等效應力的方式顯示的（通常采用mises應力）或者是其他變量顯示節點的mises應力是它相鄰的單元積分點的應力插值過來的，但一個節點通常有多個相鄰單元，比如六面體節點有8個相鄰單元，但是每個單元插值到這個節點的應力并不相同（通常情況下單元越密，不同單元插值到同一個節點的應力越接近），這就需要一種方法來平均一下在節點處得到唯一的應力值，使單元之間應力連續。Abaqus提供了兩種插值方式，compute scalars before averaging和compute scalars after averaging。

（1）computescalars before averaging：首先計算出積分點上的等效應力，然后分別插值到節點處，再平均。

（2）compute scalars after averaging：現將積分點處的應力分量插值到節點處，再平均出節點處的應力分量，最后通過應力分量求出等效應力。

其中第二種方法不需要設置閥值。

第一種方法將積分點處的應力插值到節點處時，不同的單元插值過來的等效應力由于單元等原因可能相差很大的，這樣就出現了閥值 averaging。

計算公式一：relative nodalvariation = （maximum at node – minimum at node）/( maximum over active regions- minimum over activeregions)

計算公式二：relative nodalvariation = （maximum at node – minimum at node）/(maximum within region- minimum within region)

第一個公式和第二個公式分母部分是選取的不同的參考區域。

如果 relative nodal variation

如果 relative nodal variation>averaging 則不做平均處理（會在節點處出現應力不連續）。

Averaging處于0到100%Averaging值越大等值線越光滑，當averaging等于0的時候單元之間出現明顯應力不連續，當averaging等于100%的時候 contour非常光滑，一般選擇75%即可。

注意：選擇Computescalars before averaging變量在平均方法得到的節點Mises 應力偏大，作為工程分析的結果會更安全。此外，若在所關心的部位看到應力不連續現象，應在此處細化網格。

圖2 Abaqus應力平均方法選項

2、Hyperview強度結果后處理方式

Hyperview中對應力結果提供四種平均方法，分別是None、Simple、Adavanced、Difference。

（1）None：應力結果不作任何處理；（2）Simple：張量和矢量分量被提取計算，并且對不變量進行計算，然后再進行平均處理，即先計算再平均。此方法相當于Abaqus/Viewer中的Compute scalars before averaging；（3）Advanced：張量和矢量結果被換算到一致的坐標系中，然后單獨平均產生一個平均張量或矢量，這些不變量再從這些平均的張量或矢量進行計算，即先平均再計算。此方法近似于Abaqus/Viewer中的Compute scalars after averaging；（4）Difference：在一個節點處的最大和最小角值間的差值。

圖3 None應力平均方法 圖4 Simple應力平均方法

圖5Advanced應力平均方法圖6Difference應力平均方法

3、分析結果對比（1）Abaqus和Hyperview兩種后處理位移結果一致（有限元計算原理先計算位移再計算應力）。

圖7 Abaqus Before averaging方法 圖8 Hyperview Simple方法

（2）若結構采用六面體單元離散，采用Simple結果一樣。

圖9 Abaqus Before averaging方法 圖10 Hyperview Simple方法

（3）若采用四面體單元離散，在Hyperview中需要將Use corner data選項勾選，此時兩種軟件最大主應力結果一致。

圖11 Abaqus Before averaging方法 圖12 Hyperview Simple方法

表1 Abaqus與Hyperview結果對比

四、小結

通過大量的實際工程對比，得出初步的以下參考或建議：

1、對于結構強度分析，推薦采用六面體單元進行結構離散；若采用四面體單元，建議采用二階四面體單元。

2、采用Abaqus作為后處理時，建議采用Before averaging應力處理方法；

3、采用Hyperview作為后處理時，建議采用Simple應力處理方法；

4、若采用四面體單元進行結構離散，建議勾選use corner data選項；

5、至于采用哪種強度理論，需結合實際結構件材料和使用性質來定。