一阶实体四面体单元
- 一阶(草稿品质)四面体单元在体内沿着面和边缘模拟一阶(线性)位移场。一阶(线性)位移场命名了该单元的名称:即一阶单元。在材料力学中,应变是位移的一阶导数,那么,应变(从位移的导数中求出)和应力在一阶四面体单元中均为常数。
- 每个一阶四面体单元共有四个节点,分别对应四面体的四个角点。每个节点有三个自由度,意味着节点位移可完全由三个位移分量来表示。
- 一阶单元的边是直线,面是平面。在单元加载变形后,这些边和面必须仍保持直线和平面
- 由一阶单元组成的网格,模拟出的真实复杂的位移和应力场,是有严重的局限性的,并且直线和平面不能正确地模拟曲面型几何模型。
二阶实体四面体单元
- 二阶(高品质)实体四面体单元模拟了二阶(抛物线型)位移场以及相应的一阶应力场(注意抛物型函数的导数是线性函数)。二阶位移场命名了该单元的名称:二阶单元。
- 每个二阶四面体单元有十个节点(四个角点和六个中间节点),并且每个节点有三个自由度。
- 当单元因加载而变形时,如果单元需要模拟曲线型几何模型,则二阶单元的边和面就可以是曲线型形状。
转换的实现方法:
Mesh——Assign——element order

本文深入探讨了一阶和二阶四面体单元在材料力学中的应用,一阶单元沿面和边缘模拟线性位移场,应变和应力为常数;二阶单元模拟抛物线型位移场,更适于复杂几何模型。文章对比了两种单元的特性,包括节点数量、自由度、变形后的形状保持等。
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