ABAQUS方向
關(guān)注創(chuàng)建者：學(xué)有所長 創(chuàng)建時間：2023-03-21
ABAQUS方向的視頻教程
ABAQUS喵星人教你看懂不同類型單元的應(yīng)力方向
只知道ABAQUS應(yīng)力方向參照整體坐標(biāo)系？ 太out啦！ 喵星人教會你看懂不同類型單元的應(yīng)力方向~
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abaqus腳本插件085-批量提取指定連接器三方向內(nèi)力（2025-11-15）
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ABAQUS方向的實例教程
梁局部坐標(biāo)系的x方向永遠(yuǎn)都是1->2節(jié)點，abaqus中稱為t方向，如下方：
設(shè)置梁方向時，輸入n1的一個三維方向矢量，簡單起見，n1和t直接取垂直，取默認(rèn)的0,0，-1：
Abaqus后臺得到
局部坐標(biāo)系的z方向（即截面2的方向）Abaqus.2= t×n1
局部坐標(biāo)系的y方向（即截面1的方向）Abaqus.1=Abaqus.2×t
最終t,S.1,S.2滿足右手定則，得到局部坐標(biāo)系方向
三維顯示為：
2.2.2 Abaqus梁截面幾何尺寸的設(shè)置方向
很簡單，梁截面幾何尺寸的設(shè)置方向的1、2就是Abaqus的局部坐標(biāo)系的y、z軸。
2.3 Nastran的梁截面方向
2.3.1 Nastran梁截面屬性關(guān)聯(lián)的局部坐標(biāo)系方向
Nastran的局部坐標(biāo)系的x方向和Abaqus完全一致，都是節(jié)點1->2方向t。和Abaqus一樣的模型如下：
Patran中可以設(shè)置Bar Orientation，在Nastran中稱為v方向，同樣設(shè)置為0,0，-1：
按照Nastran幫助手冊，Patran設(shè)置的局部坐標(biāo)系和Abaqus完全一致，Nastran由t和v首先確定一個局部坐標(biāo)系Patran的y，z方向，此時
Patran.z= t×v
Patran.y=Patran.z×t
即下圖表示：
另一種說法是先定義Plane1（即局部xy平面）就是v和t所在平面，Plane2垂直與Plane1。其實就是上面的后臺公式
那既然局部坐標(biāo)系和Abaqus完全一致，那么Abaqus的L型定義的參數(shù)輸入到Patran中是否在三維全局坐標(biāo)系下也完全一致呢？
展開 ABAQUS中殼的材料方向
當(dāng)結(jié)構(gòu)一個方向的尺度（厚度）遠(yuǎn)小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應(yīng)力時，可以用殼單元進(jìn)行模擬。在ABAQUS中具有兩種殼單元：常規(guī)的殼單元和基于連續(xù)體的殼單元。
與實體單元不同，每個殼體單元都使用局部材料方向。
1、默認(rèn)的局部材料方向
局部材料的1和2方向位于殼面內(nèi)，默認(rèn)的局部1方向是整體坐標(biāo)1軸在殼面上的投影，如果整體1軸垂直于殼面，則將整體3方向投影到殼面形成1方向，殼面的正法線方向為3方向，對于殼面內(nèi)的2方向，利用3x1=2方向（3方向叉積1方向）確定。即局部的1、2、3方向構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
然而，在更多的情況下，利用默認(rèn)的局部材料設(shè)置并不能順利完成定義，尤其是對于曲面、圓筒等結(jié)構(gòu)，而此時就需要利用其它方法定義合適的材料方向。
2、可變的材料方向
應(yīng)用局部的直角、圓柱或者球坐標(biāo)系，可以代替整體坐標(biāo)系，如下圖所示。定義局部坐標(biāo)系（x',y',z'）的方向，并使局部坐標(biāo)軸的方向與材料方向一致。為此，必須先指定一個最接近垂直于殼體的局部軸，以及繞該軸的旋轉(zhuǎn)量（如果需要）。ABAQUS按照坐標(biāo)軸的循環(huán)順序（1,2,3）及用戶的選擇將坐標(biāo)軸投影到殼體上，從而構(gòu)成材料的1方向。例如，如果選擇了x'軸，ABAQUS將y'軸投影到殼體上而構(gòu)成材料的1方向。由殼法線和材料1方向的叉積來確定2方向。
如果這些局部坐標(biāo)軸沒有建立理想的材料方向，就需要用到前面設(shè)置的繞軸轉(zhuǎn)動了。在將軸投影前，先按照該轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，然后投影得到最終的局部材料方向。
展開 1.2 Abaqus殼的應(yīng)力方向
Abaqus后處理中殼的應(yīng)力會輸出S11，S22，S12等分量，分別對應(yīng)上面二階張量a的a11、a22、a12等分量，其它分量不輸出，這三個量與殼的坐標(biāo)系的選取密切相關(guān)。Abaqus中，在《anlysis user manual 12.1》的29.6.7 Three-dimensional conventional shell element library的Element output說明了殼采用的是局部坐標(biāo)系，具體定義如下：
S11：Local 11 direct stress.
S22：Local 22 direct stress.
S12：Local 12 shear stress.
（1） local 1（以下稱為T1方向）默認(rèn)情況下為x方向在表面上的投影。
如果x方向正好垂直于表面(Abaqus取cos夾角<0.1度）,那么取z方向投影，所以下方的圓柱面上當(dāng)x軸和表面垂直時，S11的方向明顯和上下不一致了。
（2）n方向（即T3方向）垂直于殼的表面，至于是往上還是往下，由節(jié)點順序決定。
（3）第三個方向local 2（以下稱為T2方向）和T1，T3滿足右手定則。顯然在殼的表面繞T3轉(zhuǎn)動90度。
由上面的定義，可以看出應(yīng)力的方向的S11，S22都是沿著表面的，而不是全局坐標(biāo)系下的。
1.3 應(yīng)力方向選取原因
殼的應(yīng)力方向為何要取成上面的T1，T2和T3？有兩個原因：
1.3.1 插值函數(shù)
T1，T2在面內(nèi)才能使得坐標(biāo)和位移可以使用二維平面內(nèi)的插值公式。
位移的插值是有限元的基礎(chǔ)，插值方法如下：
殼的插值方式有兩種，一種是平面殼的理論，先按平面殼來計算K，然后再將K做坐標(biāo)變換，此時單元內(nèi)部任意點的坐標(biāo)值只有x，y，沒有z，插值為四個節(jié)點的坐標(biāo)。
展開 <p>對于擁有復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的平面，劃分網(wǎng)格后，每個網(wǎng)格的方向是根據(jù)節(jié)點坐標(biāo)得到的，總體上呈現(xiàn)隨機(jī)性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?
展開 當(dāng)結(jié)構(gòu)一個方向的尺度（厚度）遠(yuǎn)小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應(yīng)力時，可以用殼單元進(jìn)行模擬。在ABAQUS中具有兩種殼單元：常規(guī)的殼單元和基于連續(xù)體的殼單元。
與實體單元不同，每個殼體單元都使用局部材料方向。
1、默認(rèn)的局部材料方向
局部材料的1和2方向位于殼面內(nèi)，默認(rèn)的局部1方向是整體坐標(biāo)1軸在殼面上的投影，如果整體1軸垂直于殼面，則將整體3方向投影到殼面形成1方向，殼面的正法線方向為3方向，對于殼面內(nèi)的2方向，利用3x1=2方向（3方向叉積1方向）確定。即局部的1、2、3方向構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
然而，在更多的情況下，利用默認(rèn)的局部材料設(shè)置并不能順利完成定義，尤其是對于曲面、圓筒等結(jié)構(gòu)，而此時就需要利用其它方法定義合適的材料方向。
2、可變的材料方向
應(yīng)用局部的直角、圓柱或者球坐標(biāo)系，可以代替整體坐標(biāo)系，如下圖所示。定義局部坐標(biāo)系（x',y',z'）的方向，并使局部坐標(biāo)軸的方向與材料方向一致。為此，必須先指定一個最接近垂直于殼體的局部軸，以及繞該軸的旋轉(zhuǎn)量（如果需要）。ABAQUS按照坐標(biāo)軸的循環(huán)順序（1,2,3）及用戶的選擇將坐標(biāo)軸投影到殼體上，從而構(gòu)成材料的1方向。例如，如果選擇了x'軸，ABAQUS將y'軸投影到殼體上而構(gòu)成材料的1方向。由殼法線和材料1方向的叉積來確定2方向。
如果這些局部坐標(biāo)軸沒有建立理想的材料方向，就需要用到前面設(shè)置的繞軸轉(zhuǎn)動了。在將軸投影前，先按照該轉(zhuǎn)動量進(jìn)行轉(zhuǎn)動，然后投影得到最終的局部材料方向。
abaqus中殼的局部材料方向.pdf
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ABAQUS方向的最新內(nèi)容
<p><span style="color: rgba(0, 0, 0, 0.9);">應(yīng)力為典型的張量，具有明顯的坐標(biāo)相關(guān)性，大家常用查看單元應(yīng)力方向的方法為直接通過整體坐標(biāo)系判斷XYZ方向，但這種方法僅適用于實體單元，對于其他類型單元（例如殼單元、Beam單元、Truss單元、Cohesive單元等）或特殊坐標(biāo)系下的實體單元則不再適用，若仍然采用整體坐標(biāo)系判定方向則會限制對后處理結(jié)果的解讀。今天喵星人就通過一個教程帶大家學(xué)習(xí)不同類型單元的應(yīng)力方向應(yīng)該如何看
基本思路
整個建模過程的基本思路是從二維平面網(wǎng)格出發(fā)，通過坐標(biāo)擴(kuò)展生成三維實體網(wǎng)格，然后為每一層單元指定相應(yīng)的材料方向，最后按照ABAQUS的inp文件格式要求組織輸出。
首先需要明確層合板的基本幾何參數(shù)，包括板的長度、寬度、單層厚度以及總層數(shù)。這些參數(shù)構(gòu)成了后續(xù)網(wǎng)格生成的基礎(chǔ)。
在本方法中，用戶可以靈活設(shè)置這些尺寸參數(shù)，同時還可以指定每一層的鋪層角度，形成一個角度向量。
<p>對于擁有復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的平面，劃分網(wǎng)格后，每個網(wǎng)格的方向是根據(jù)節(jié)點坐標(biāo)得到的，總體上呈現(xiàn)隨機(jī)性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img
復(fù)合材料方向有很深的造詣，擅長復(fù)合材料細(xì)觀建模及損傷與斷裂分析。
對軸承建模仿真方法，螺栓疲勞有限元計算有深入研究
技術(shù)鄰名稱：靜默的無線電
技術(shù)鄰主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/417904
擅長方向：abaqus有限元仿真，Umat子程序、Uel等、hypermesh網(wǎng)格劃分、patran\nastran有限元仿真
如何聯(lián)系專家？
答：這便是ABAQUS里面指派材料方向的問題。以T形截面為例，凡是ABAQUS里面的截面（Profile）都有默認(rèn)的兩個方向，建立截面的時候可以看到，這兩個方向是中性軸的方向，這是軟件默認(rèn)的。現(xiàn)在材料方向有了，還需要建立一個與材料方向匹配的局部坐標(biāo)系，方便后面載荷確定方向。
請問一下各位大佬，abaqus用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行動力分析時，方向余弦填1,0,0和-1,0,0為什么得出來的結(jié)果是一樣的？不應(yīng)該相反嗎
注意Nastran的y、z局部坐標(biāo)系方向和Abaqus完全一致。
梁截面幾何尺寸的方向的向上（即1方向）是Abaqus局部坐標(biāo)系的y，截面方向的向右（即2方向）是Abaqus局部坐標(biāo)系的z方向。
作者技術(shù)鄰用戶名：星辰_北極星，2012年開始從事Abaqus仿真相關(guān)工作，服務(wù)大小課題逾百項; 主要仿真領(lǐng)域：石油工程、巖土工程和金屬加工工藝；重點研究方向：ABAQUS GUI二次開發(fā)、固體力學(xué)、斷裂以及損傷等。
如有項目咨詢可點擊閱讀原文聯(lián)系作者。
