四种常用有限元计算软件的比较.pdf

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 (同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）： ABAQU S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： 一． MSC.PATRAN/NASTRA 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 PROPERTIE 中的BAR ORIENTION一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