认识ANSYS中的坐标系.ppt

认识认识ANSYSANSYS中的坐标系中的坐标系 04.5.1504.5.15 ANSYSANSYS中坐标系的分类：中坐标系的分类： qq整体坐标系和局部坐标系整体坐标系和局部坐标系 ( (Global and Local Coordinate Systems )Global and Local Coordinate Systems ) qq节点坐标系节点坐标系( (Nodal Coordinate Systems)Nodal Coordinate Systems) qq单元坐标系单元坐标系( (Element Coordinate Systems)Element Coordinate Systems) qq显示坐标系显示坐标系( (Display Coordinate System)Display Coordinate System) qq结果坐标系结果坐标系( (The Results Coordinate System)The Results Coordinate System) 一、整体坐标系与局部坐标系一、整体坐标系与局部坐标系 功能：功能： 定位几何体定位几何体（节点、关键点、线等）（节点、关键点、线等） （主要在建模时涉及到）（主要在建模时涉及到） 建建 模模 直接建模直接建模 间接建模间接建模 生成节点生成节点 由节点生成单元由节点生成单元 生成关键点生成关键点 由关键点生成线由关键点生成线 由线生成面由线生成面 由面生成体由面生成体 划分线、面或者体，生成单元划分线、面或者体，生成单元 至底而上至底而上 自上而下自上而下 直接生成线、面或体直接生成线、面或体 划分线、面或体，生成单元划分线、面或体，生成单元 都涉及到 坐标系的 选择问题 整体坐标系整体坐标系 直角坐标系直角坐标系( (Cartesian coordinate system)Cartesian coordinate system) （系统默认的坐标系系统默认的坐标系） 柱面坐标系柱面坐标系( (Cylindrical coordinate system)Cylindrical coordinate system) 球面坐标系球面坐标系( (Spherical coordinate system)Spherical coordinate system) 局部坐标系局部坐标系 1 2 3 4 5 x y o o x1 y1 o y2 R1R1 R2R2 . local,local,1111, ,1 1,x1,y2,x1,y2 n,5,R2,n,5,R2, . 例如，生成节点例如，生成节点5 5 1111表示局部坐标系号表示局部坐标系号 1 1 表示柱面坐标表示柱面坐标 同样分为同样分为直角直角、柱面柱面和和球面球面坐标系三种类型坐标系三种类型 vv定义局部坐标系的方法定义局部坐标系的方法 根据整体坐标系定义局部坐标系根据整体坐标系定义局部坐标系 根据已知的根据已知的 3 3 个节点定义局部坐标系个节点定义局部坐标系 根据已知的根据已知的 3 3 个关键点定义局部坐标系个关键点定义局部坐标系 根据激活的坐标系定义局部坐标系根据激活的坐标系定义局部坐标系 LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZXLOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX CS,KCN,KCS,NORIG,NXAX,NXYPLCS,KCN,KCS,NORIG,NXAX,NXYPL CSKP,KCN,KCS,PORIG,PXAXS,PXYPLCSKP,KCN,KCS,PORIG,PXAXS,PXYPL CLOCAL,KCN,KCS,XL,YL,ZL,THXY,THYZ,THZXCLOCAL,KCN,KCS,XL,YL,ZL,THXY,THYZ,THZX 如何激活坐标系呢？如何激活坐标系呢？ CSYS,KCNCSYS,KCN 通过改变通过改变 KCN KCN 的值来实现坐标系的激活与切换的值来实现坐标系的激活与切换 如如 CSYS,CSYS,0 0 表示激活整体直角坐标系表示激活整体直角坐标系 CSYS, CSYS,1 1 表示激活整体柱面坐标系表示激活整体柱面坐标系 CSYS, CSYS,2 2 表示激活整体球坐标系表示激活整体球坐标系 CSYS, CSYS,n n 表示激活局部坐标系表示激活局部坐标系（n n表示局部坐标系号，表示局部坐标系号，n=11n=11） 二、节点坐标系二、节点坐标系 节点也有方向吗节点也有方向吗？ 节点坐标系有什么用呢节点坐标系有什么用呢？ 节点坐标系的作用和使用场合节点坐标系的作用和使用场合 定义节点自由度的方向定义节点自由度的方向 定义节点结果数据的方向定义节点结果数据的方向 节点输入数据节点输入数据（如约束自由度、荷载等）是以节点坐标（如约束自由度、荷载等）是以节点坐标 系方向来表达的系方向来表达的 时间历程后处理（时间历程后处理（POST26POST26）中中节点结果数据节点结果数据（如自由度（如自由度 解、节点力等）也是以节点坐标系方向来表达的解、节点力等）也是以节点坐标系方向来表达的 csyscsys,0,0( (激活直角坐标系为当前坐标系激活直角坐标系为当前坐标系) ) nrotatnrotat,all,all ( (将节点坐标系切换到与当前坐标系方向一致将节点坐标系切换到与当前坐标系方向一致 ) ) f,all,f,all,fxfx,100,100 f,all,f,all,fyfy,100,100 _ csyscsys,1 ,1 ( (激活柱面坐标系为当前坐标系激活柱面坐标系为当前坐标系) ) nrotatnrotat,all,all f,all,f,all,fxfx,100,100 f,all,f,all,fyfy,100,100 ( (i) i)节点坐标系与直角坐标系一致时节点坐标系与直角坐标系一致时 ( (ii)ii)节点坐标系与柱面坐标系一致时节点坐标系与柱面坐标系一致时 示例示例 可见节点坐标系就节点而言并不可见节点坐标系就节点而言并不 是孤立存在的，而是与是孤立存在的，而是与荷载荷载、自自 由度由度或或节点力节点力捆绑在一的捆绑在一的！ 定义或改变节点坐标系方向的常用方法定义或改变节点坐标系方向的常用方法 切换节点坐标系为当前坐标系切换节点坐标系为当前坐标系 NROTAT,NODE1,NODE2,NINCNROTAT,NODE1,NODE2,NINC 生成节点时可以定义旋转角度，使节点坐标系生成节点时可以定义旋转角度，使节点坐标系 方向旋转一个角度方向旋转一个角度 N,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXN,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZX 对已有节点可以修改节点坐标系的方向对已有节点可以修改节点坐标系的方向 NMODIF,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXNMODIF,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZX 三、单元坐标系三、单元坐标系 规定正交材料特性的方向规定正交材料特性的方向 规定所施加面力的方向规定所施加面力的方向 规定单元结果数据规定单元结果数据( (应力或应变应力或应变) )的方向的方向 与每个节点都有自己的节点坐标系一样，每个单元都有自己的单元坐标系与每个节点都有自己的节点坐标系一样，每个单元都有自己的单元坐标系 单元坐标系的作用单元坐标系的作用 大多数单元坐标系的大多数单元坐标系的缺省方向缺省方向遵循以下规则：遵循以下规则： 线单元（如线单元（如Link1Link1）的的x x轴通常由单元的轴通常由单元的I I节点指向节点指向J J节点节点 ； 壳单元壳单元( (如如Shell63)Shell63)的的x x轴通常取轴通常取I I节点到节点到J J节点的方向，节点的方向，z z轴轴 过过I I点且与壳面垂直，其正向由单元的点且与壳面垂直，其正向由单元的I I、J J和和KK节点按右手节点按右手 规则确定，规则确定，y y轴总垂直于轴总垂直于x x，z z轴；轴； 二维和三维实体单元二维和三维实体单元( (如如Plane42,Solid45)Plane42,Solid45)的单元坐标系总的单元坐标系总 平行于整体直角坐标系；平行于整体直角坐标系； x yx y z x y z link1link1shell63shell63solid45solid45 定义和修改单元坐标系的方法定义和修改单元坐标系的方法 直接定义单元坐标系的方向直接定义单元坐标系的方向 对已知单元进行单元坐标系的修改对已知单元进行单元坐标系的修改 ESYS,ESYS,KCNKCN EMODIF,IEL,ESYS,EMODIF,IEL,ESYS,I1I1 注意：注意：定义或修定义或修 改单元坐标系方改单元坐标系方 向之前，一定要向之前，一定要 定义一个定义一个局部坐局部坐 标系标系 许多单元提供了许多单元提供了KEYOPTKEYOPT，用来修改用来修改 单元坐标系的缺省方向单元坐标系的缺省方向 此外，此外， 四、显示坐标系四、显示坐标系 作用作用 定义几何体被列表或显示定义几何体被列表或显示 默认情况下几何体总是显示为整体直角坐标系，默认情况下几何体总是显示为整体直角坐标系， 显示坐标系的改变会影响到图形的显示显示坐标系的改变会影响到图形的显示 改变显示坐标系类型改变显示坐标系类型 DSYS,KCNDSYS,KCN 五、结果坐标系五、结果坐标系 作用作用 用来列表、显示或在通用后处理用来列表、显示或在通用后处理( (post1)post1)中将中将 节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中 ANSYSANSYS计算的计算的结果数据结果数据有位移、应力、应变和节点力，这些数有位移、应力、应变和节点力，这些数 据在向数据库（据在向数据库（*. *.DBDB）和结果文件和结果文件(*.(*.RST)RST)存储时，有的是按节点坐存储时，有的是按节点坐 标系，有的是按单元坐标系。但是，结果数据通常需要切换到激活标系，有的是按单元坐标系。但是，结果数据通常需要切换到激活 的结果坐标系中的结果坐标系中显示显示、列表列表和和单元表数据存储单元表数据存储。 实际上，使用结果坐标系起到了一个根实际上，使用结果坐标系起到了一个根 据用户需要据用户需要 “ “ 统一统一 ” ” 结果数据结果数据的作用！的作用！ 注意注意：有些单元，例如：有些单元，例如beambeam单元的单元轴力和弯矩不受结果坐标系的影响！单元的单元轴力和弯矩不受结果坐标系的影响！ 激活结果坐标系激活结果坐标系 可以将其它可以将其它整体坐标系整体坐标系、局部坐标系局部坐标系、节点和单元坐标系节点和单元坐标系定义定义 成当前（激活）的结果坐标系。成当前（激活）的结果坐标系。 RSYS,KCNRSYS,KCN 注意：注意：RSYSRSYS只能在后处理只能在后处理( (POST1POST1或或POST26)POST26)中使用中使用 / /prep7prep7 et,1,plane42et,1,plane42 mp,ex,1,1e5mp,ex,1,1e5 mp,mp,prxyprxy,1,0.3,1,0.3 local,11,local,11,1 1,17,0,17,0 n,30,6,0n,30,6,0 n,35,6,90n,35,6,90 fill,30,35fill,30,35 ngenngen,3,10,30,35,1,2,0,0,3,10,30,35,1,2,0,0 csyscsys,11,11 e,30,40,41,31e,30,40,41,31 egenegen,5,1,1,5,1,1 egenegen,2,10,1,5,2,10,1,5 d,30,alld,30,all d,40,alld,40,all d,50,alld,50,all d,35,alld,35,all d,45,alld,45,all d,55,alld,55,all eselesel,all,all sfesfe,all,2,pres,100,all,2,pres,100 finifini / /solusolu solvesolve 局部坐标系采用局部坐标系采用 的是柱面坐标系的是柱面坐标系 示例示例 /post1/post1 rsysrsys,0 ,0 （将直角坐标系置为结果坐标系）将直角坐标系置为结果坐标系） plnsolplnsol,s,s,x x