投影到壳体上，从而构成材料的1方向。由壳法线和材料1方向的叉积来定义材料的2方向。

如果这些局部坐标轴没有建立理想的材料方向，则可以指定一个绕所选轴的转动，另外两个局部坐标轴在投影到壳面之前将按照该转动量就行转动，以得到最终的材料方向。为了使投影容易实现，所选择的轴应尽可能地接近壳地法线。

定义局部材料方向：

① 从Property（特性）模块的主菜单中选择Tools→Datum，并定义一个圆柱数据坐标系；

② 选择Assign→Material Orientation，给部件赋予一个局部材料方向。当提示选择坐标系时，选择在上一步中定义的数据坐标系，近似的壳体法线方向是Axis-1（1-轴）。不需要额外的转动。

5.4 选择壳体单元

⑴ 对于需要考虑薄膜作用，或含有弯曲模式沙漏的问题以及具有平面弯曲的问题，当希望得到更精确的解答时，采用Standard中的线性、有限薄膜应变、完全积分的四边形壳单元（S4）。 ⑵ 线性、有限薄膜应变、减缩积分、四边形壳单元（S4R）很强健，应用很广泛。

⑶ 线性、有限薄膜应变、三角形壳单元（S3/S3R）可作为通用目的的壳单元使用。

⑷ 在复合材料层合壳模型中，考虑到剪切变形的影响，采用适合于模拟厚壳问题的单元：S4,S4R,S3/S3R,S8R，并检验是否满足平截面保持平面的假定。

⑸ 四边形或三角形的二次壳单元，用于一般的小应变薄壳是很有效的，它们对剪力自锁或薄膜自锁都不敏感。

⑹ 如果在接触模拟中，一定要使用二阶单元，那么不要使用二阶三角形壳单元（STRI65），而要采用9节点的四边形壳单元（S9R5）。 ⑺ 对于规模非常大仅经历几何线性行为的模型，使用线性、薄壳单元（S4R5），比通用目的的壳单元更节约计算成本。

⑻ 对于包含任意大的转动和小薄膜应变的显示动态问题，小薄膜应变单元是有效的。

5.5 例题总结

5.5.1 前处理——用ABAQUS/CAE创建模型

开始建模前，需要确定所使用的量纲系统，必须选择一致性的量纲系统，并在输入数据中进行必要的换算。

⑴ 定义模型的几何形状 选好大致尺寸，当输入4.0时，每格长0.1m；当输入20时，每格0.5m；当输入50时，每格1m。

记得在提示区单击Done，完成草图绘制，生成部件模型。 ⑵ 定义材料、截面特性和局部材料方向

没有定义局部坐标系，那么输出时默认的都是按整体笛卡尔坐标系输出数据。对倾斜部件，这会带来问题。

创建局部坐标系：使用Create Datum CSYS ，就可以定义一局部坐标系。（有多种创建方法，根据具体情况选用）。

赋予材料方向：在主菜单中选择Assign→Material Orientation，选择模型区域建立材料方向。

材料、截面创建之后，记得将截面特性赋予模型。 ⑶ 创建装配件、定义分析步骤和指定输出要求

在“装配车间”里创建部件的模型实体。由于有局部坐标系输出，在退出装配件模块前定义几何集合体，以便于定义输出要求和边界条件。

建立集合的方法：Tools→Set→Create，进行命名和选择建立的区域，通过管理器还可以进行编辑修改。集合用来定义输出和边界条件。

输出定义中，可以编辑定义边界条件和历史记录的输出。 ⑷ 施加边界条件和载荷

边界条件与整体坐标系方向不一致的地方，应用局部坐标系来定义。不同的是：在选择区域时，选择提示区的集合，或直接选择区域，进行条件施加。

⑸ 创建网格和定义作业

先Mesh→Control，选择网格划分技术；其次撒种子（确定网格密度）；然后选择单元类型；最后划分网格。

创建作业，进行数据检测及提交运算。

5.5.2 后处理

这里主要又以下菜单使用：

Result——设置输出结果的类型与数量，包括场变量、历史记录、截面点输出等等。

Plot——图形选项，图形化输出结果，如变形图、等值图、矢量图、材料方向图等等。

Animate——动画选项，播出比例因子、时间变化、谐波振动等等动画效果。

Report——数据输出方式，设置数据输出类别。 Option——可以设置图形，体等等大部分的设置。

View——设置观察模式，对图形从不同角度进行查看。

5.6 小结

⑴ 壳单元的横截面性质可以：由沿壳厚度方向的数值积分，或者应用在分析开始时计算的横截面刚度确定。

分析开始时计算横截面刚度仅适用于线性材料；

在分析过程中计算横截面刚度的方法对线性和非线性材料都适用。而前者有较高的计算效率。

⑵ 沿壳厚度的截面点可进行积分计算，也可以输出单元变量，默认的最外面的截面点位于壳的表面。

⑶ 壳单元的法线决定了单元的正面和反面，为了正确地定义接触和解释单元的输出，必须明确区分壳的正反面。壳法线还定义了施加在单元上正压力载荷的方向，并可在可视化模块中绘出。

⑸ 壳单元可采用单元局部材料方向，单元的输出变量（如应力与应变）可按局部坐标方向输出；

也可以定义节点的局部坐标系，集中载荷和边界条件可施加在局部坐标系中，所有打印的节点输出变量（如位移）也默认是基于局部坐标系的。

⑹ 矢量图（Symbol Plots）有助于可视化模拟分析的结果，尤其适用于观察结构的运动和载荷路径。

六、应用梁单元

应用梁单元可以模拟这样的结构，该结构一个方向的尺度（长度）明显大于其他两个方向的尺度，并且沿长度方向的应力是最重要的。为了应用梁理论产生可接受的结果，横截面的尺度必须小于结构典型轴向尺度的十分之一（要有跨度才行）。不要误解所谓横截面的尺度必须小于典型单元长度的十分之一的提法，高度精细的网格中可能包含梁单元，其长度小于其横截面尺寸，但一般不建议这样做，因为在这种情况下，实体单元可能更适合。

ABAQUS梁单元的假设是在变形中垂直于梁轴线的平截面保持为平面（平截面假定）。

6.1 梁横截面几何形状

可以用以下三种方法定义梁横截面的轮廓：① 从ABAQUS提供的横截面库中选择和指定梁横截面的形状与尺度；② 应用截面工程性质来定义梁轮廓，如面积和惯性矩；③ 利用特殊二维单元的一个网格，由数值计算得到它的几何量，从而得到划分网格的梁横截面（meshed beam cross-section）。