四种常用有限元计算软件的比较

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）： 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PROPERTIES 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---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和I2，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．ABAQUS

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．ANASYS

单元坐标：由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：截面上的Z轴是这样确定的---通过人工定义关键点K来和单元的X轴构成一个平面，这样平面里垂直于X轴的即为Z轴。Y由Z和X差乘即得。

特殊情况：若梁元平行于整体坐标系的任何一个轴，则截面上的轴由其余两个整体坐标轴的投影得到。