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1、四种常用有限元计算软件的单元方向，材料方向以及复合材料定义的比较：一 MSC.PATRAN/NASTRAN单元方向：PATRAN中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的（X轴平行与单元的其 中一条边，Y轴与之垂直，Z轴是它们的差乘）。应力应变的输出均按照其每个单元所固 有的单元坐标系的方向来输出，但不从坐标系上区分正负。正负始终是根据受拉为正， 受压为负来判断的。材料方向：PATRAN中定义的材料方向是一个向量，也即0度铺层方向。材料坐标系的 方向决定着各向异性材料的材料数据方向，是为了确定材料数据中 E1 的方向， E2 与之 垂直，E3是前两个的差乘。PATRAN中材料方向并不决定应力应变
2、的输出方向。（各向同 性材料而言其材料方向没有实际意义）复合材料：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的 E1 方向为将材料方向偏转这 个度数后的方向。（若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最外层）。结果里各个层 输出的都是主轴方向的应力应变。二 MSC.MARC单元方向（同 PATRAN）： MARC 中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的。应力应变 的输出均按照其每个单元所固有的单元坐标系的方向来输出，但不从坐标系上区分正 负。正负始终是根据受拉为正，受压为负来判断的。材料方向侗PATRAN）: MARC中定义的材料方向是一个向量，也即0度铺层方向。材料 坐标系的方向决定着各向异性材
3、料的材料数据方向是，为了确定材料数据中 E1 的方向， E2与之垂直，E3是前两个的差乘。MARC中材料方向并不决定应力应变的输出方向。（各 向同性材料而言其材料方向没有实际意义）复合材料（与PATRAN有区别）：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向 为将材料方向偏转这个度数后的方向 （若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最 内层）三 ABAQUS材料方向（有区别）： ABAQUS 软件与上述两种软件最大的不同在于其单元坐标系就是 材料坐标系，局部坐标的1和2轴位于壳平面内， 1轴是整体坐标的1轴在壳元上的投 影（若整体坐标的1轴垂直于壳面则用整体坐标的3轴投影）。 2轴与1轴垂
4、直， 3轴差 乘。其材料坐标系的方向不但决定着各向异性材料的材料数据方向（比如 E1 表明沿 1 轴的弹性模量），也同时决定应力应变的输出方向。与前两种软件相同，应力应变不从 坐标系上区分正负，正负始终是根据受拉为正，受压为负来判断的。复合材料（有区别）：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的 E1 方向 为将材料方向偏转这个度数后的方向 （若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最 外层：同 PATRAN）四 ANASYS单元方向： 单元坐标系是每个单元的局部坐标系，一般用来描述整个单元， shell 单 元默认的单元坐标是以i-j边为基础的坐标系。应力应变的输出均按照其每个单元所固 有的单
5、元坐标系的方向来输出，但不从坐标系上区分正负。正负始终是根据受拉为正， 受压为负来判断的。材料方向： 材料坐标系是确定材料属性方向的坐标系，一般没有专门建立的材料坐标 系，而是参考其他坐标系。在 Ansys 程序中，材料坐标是由单元坐标唯一确定的，要确 定材料坐标，只要确定单元坐标就行了。材料坐标系的方向决定着各向异性材料的材料 数据方向。复合材料：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向为将材料方向偏转这 个度数后的方向。四种常用有限元计算软件的梁元截面定义方式的比较： MSC.PATRAN/NASTRACBlane 2CA(SECTION PROPERTIESAREAMOMENTS
6、 OF INERTIA11 =0.000333333412 = 0.002083333112 = 0.TORSIONAL CONST. ABOUT CENTROIDJ = 0.0009980502 SHEAR STIFF. FACTORSK1 = 0.8333333K2 = 0.8333333 WARPING COEFF. ABOUT SHEAR CENTERCWA = 0.CENTROID RELATIVE TO SHEAR CENTERN1A = 0.N2A = 0.CENTROID RELATIVE TO ORIGINHORI. = 0.25VERT. = 0.1 SHEAR CENTE
7、R REL. TO ORIGINHORI. = 0.25VERT. = 0.1 ANGLE FROM AXIS1 TO MAX. PRINC. AKISALPHA = 90. EXTERNAL PERIMETERPERIM = 1.40.5000.1000.2000.3000.4000Plane 1EndbEnd a单元坐标：由左图所示梁的单元坐标是这样规定的：梁轴向为X轴，截面为Y和Z轴。确定截面：如右图梁截面由 1（对应 Z 轴）和 2（对应 Y 轴）两根轴组成，在 PROPERTIES 中的BAR0RIENTI0N 项中定义的向量方向为截面中2轴的方向。这样截面的位置就确定了。 注意，图
8、中标出了剪心（刚心）和质心的位置（此图中重合）。计算偏心时可以参考图中质 心的坐标。下图以三维形式显示了梁单元，能很好的说明问题。二MSC.MARC单元坐标：MARC的梁单元坐标系规定轴向为Z轴，截面上为X和Y轴。 确定截面：在梁属性定义时要定义向量来给出截面上 X 轴的方向，这样截面就确定了。注意，MARC梁截面的X轴对应PATRAN梁截面的2轴（也即Y轴），MARC梁截面的Y轴对应PATRAN梁截面的1轴（也即Z轴）。另注：在将PATRAN模型通过.BDF文件倒入MARC时应注意一-MARC只能识别PBAR命令，所 以必须把截面形状的定义方式改为面积和截惯矩的方式。（注意：PBAR中是I1
9、和12,按 PATRAN中的数据填，导入MARC后会自动将对应关系找对。但若在MARC界面上填写时则要 注意对应关系）三.ABAQUSName： Profile-1在数据行上禽 出的瑞定单元 的附加节点 OK 单元坐标：ABAQUS中规定梁的轴线方向为t,截面上有n1和n2两个坐标轴。确定截面：在PROFILE里的梁截面图如右图所示，图中1轴即为n1轴。定义梁截面方向时是 通过给出一个向量来定出n1轴的方向（与上述两种软件相反），这样截面就确定了。四.ANASYSilf Tiode K ssaid 呼-0c,fhe elsmeRt y axss ss 翎疗$1 我 to he globsl X-Y plan.聲 K (optiisiaO11单元坐标：由图所示梁的单元 确定截面：截面上的Z轴是这f 平面，这样平面里 特殊情况：若投影得到。梁.轴向为X轴，截面为Y和Z轴。 工定义关键点K来和单元的X轴构成一个 直于X轴的即为Z轴。Y由Z和X差乘即得。 行于整体坐标系的任何一个,则截面上的轴由其余两个整体坐标轴的T4.TSZIYY
