一、概述

在非线性分析中，材料非线性是影响有限元模拟结果的重要因素。与实体单元不同，每个壳体单元都使用局部材料方向。在ABAQUS中默认的局部材料的1和2方向位于壳面内，默认的局部1方向是整体坐标1轴在壳面上的投影。局部2方向垂直于位于壳面中的局部1方向，因此。局部1方向、2方向和壳体表面的正法线构成右手坐标系。

（如果整体1轴垂直于壳面，则将整体3方向投影到壳面形成1方向，壳面的正法线方向为3方向）

但是局部材料方向默认的设置有时可能会出产生问题。因此，在这种情况下，需要对模型定义更合适的局部方向。下面将对ABAQUS中建立直角局部材料方向进行详细介绍。

二、局部材料方向建立方法

1.建立模型

如图所示为一斜板模型。在整体坐标系下结构的方向如图1所示。整体笛卡尔坐标系定义了默认的材料方向，但是该板相对于这个坐标系是倾斜的，如果使用默认的材料方向，解释模拟结果将非常不容易，因为沿着材料1方向的正应力σ11包含来自板弯曲产生的轴向应力和与板轴线垂直的横向应力。如果材料的方向倾斜于板的轴线并与横向方向一致，则很容易解释模拟的结果。因此需要定义一个局部的直角坐标系，它的局部x'方向沿着板的轴向，y '也位于板的平面内。

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图1 斜板示意图

2.定义材料属性

板的材料是各向同性的线弹性材料，在Property模块下定义材料的弹性模型E=210000MPa，泊松比µ=0.3。

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图2 材料参数

3.定义板的截面属性

在Property模块下，选择新建壳的截面属性，并定义壳的厚度。最后将定义的材料属性赋予截面。

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图3 截面属性

4.定义局部材料方向

（1）定义局部坐标系：在Property模块下，使用Creat Datum CSYS：2 LInes 工具定义一个直角基准坐标系，如图所示。

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图4 局部坐标系

（2）从主菜单中选择Assign>MaterialOrientation，并选择整个部件作为将应用局部材料方向的区域。在视图中选择刚建立的基准坐标系，并选择Axis-3作为壳体法线近似的方向。

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图5 局部材料方向

（3）为斜板赋予截面属性：在Property模块下为斜板赋予截面属性。

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图6 为斜板赋予截面属性

5.检验局部材料方向

为了检验已经赋值的局部材料方向是否正确，可以从主菜单中选择Tools>Query 进行材料方向的查询。

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图7 检查局部材料方向