第3章坐标系与工作平面

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3.1 ANSYS坐标系
• 1.局部坐标系的创建方法如下。 • GUI：选择【Utility Menu】/【WorkPlane】/【Local Coordinate Systems】（局部坐标系）/【Create Local CS】(创建局部坐标系)，系统会弹出局部坐标系子菜单， 如图所示。
•【At WP Origin】： 以当前定义的工作 平面的原点为中心定义局部坐标系。 •【By 3 Keypoints +】：利用已定义的 三个关键点定义局部坐标系。 •【By 3 Nodes +】：利用已定义的三个 节点定义局部坐标系。 •【At Specified Loc +】：在指定位置定 义局部坐标系。
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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.4 节点坐标系及其操作
总体坐标系和局部坐标系用于几何体的定位，而节点坐标系则用于定义节点 自由度、载荷的方向。另外，在时间历程后处理器 POST26 中的结果数据 是在节点坐标系下表达的。每个节点都有自己的节点坐标系，默认情况下， 不管节点坐标系在哪个坐标系下定义的，该坐标系都平行于总体笛卡尔坐标 系 定义或改变节点坐标系方向的操作如下： • GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】（建模）/【 Create】（创建）/【Nodes】（节点）/【Rotate Node CS】（旋转节 点坐标系）/【To Active CS】（到激活坐标系）。 • 【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】（建模）/【 Move/Modify】（移动/修改）/【Rotate Node CS】（旋转节点坐标系 ）/【To Active CS】（到激活坐标系）。
• 3.2.1 工作平面的显示和隐藏
显示工作平面的方法为：单击【Utility Menu】/【WorkPlane】/ 【Display Working Plane】（显示工作平面）， 隐藏工作平面，再次选择菜单路径【Utility Menu】/【 WorkPlane】/【Display Working Plane】，工作平面子菜单 项前的勾去掉，即工作平面已经切换为隐藏状态。
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3.1 ANSYS坐标系
这三类坐标系如图3-1所示。
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3.1 ANSYS坐标系
启动ANSYS 14.5后，系统默认的激活坐标系为笛卡尔坐标系。如果用户在 整个分析过程中不改变当前的默认坐标系，那么显示坐标系、节点坐标系、 单元坐标系和结果坐标系等全部默认为总体笛卡尔坐标系。 激活总体坐标系的方法如下： GUI：【Utility Menu】/【WorkPlane】/【 Change Active CS to】（转换当前激活坐标系），弹出坐标系子菜单 • 【Global Cartesian】: 激活笛卡尔坐标系，默认选项。 • 【Global Cylindrical】：激活柱坐标系（Z）。 • 【Global Cylindrical Y】：激活柱坐标系（Y）。 • 【Global Spherical】：激活球坐标系。 • 【Specified Coord Sys】：激活指定坐标系。 • 【Working Plane】：激活坐标系与工作平面一致。
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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.2总体坐标系及其操作
总体坐标系是一个绝对参考系，用来确定空间几何结构的位置 。ANSYS 14.5中有三类总体坐标系，即笛卡尔坐标系、柱坐标 系和球坐标系。柱坐标系根据表示角度方向的符号不同又分为 用Z表示角度方向和用Y表示角度方向两类。这三类坐标系都属 于右手坐标系，且共用一个坐标原点。 在ANSYS中总体坐标系可由其坐标系编号来识别，其中，笛卡 尔坐标系在ANSYS中的编号为0、球坐标系的编号为2；Z表示 角度方向的柱坐标系编号为1，Y表示角度方向的柱坐标系编号 为5。
3.1 ANSYS坐标系
ANSYS中的坐标系统及各自功能如下。 • 整体坐标系 (Global Coordinate Systems )：用于定位几何形状参数，如几何体 、节点、单元等的空间位置；用作显示坐标系作为列表和显示几何形状参数值基 准。 • 局部坐标系(Local Coordinate Systems )：是在整体坐标系中创建的固定坐标系 ，方便地定位其中的所有几何体和节点单元的方位。用于调整节点坐标系的参考 基准，可以指定为某单元或节点的坐标系。 • 节点坐标系(Nodal Coordinate Systems)：用于定义每个节点的自由度方向和节 点结果数据的方向，确定结点集中载荷的方向。可以调整为总体坐标系或局部坐 标系中的任一个。 • 单元坐标系(Element Coordinate Systems)：用于确定材料特性主轴和单元结果 数据的方向。可以调整为总体坐标系或局部坐标系中的任一个。 • 显示坐标系(Display Coordinate System)：用于几何形状参数的列表和显示。 • 结果坐标系(The Results Coordinate System)：用于列表、显示或在通用后处 理操作中将结果转换到一个特定的坐标系中。可以是总体坐标系、局部坐标系或 工作平面。
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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.6 显示坐标系及其操作
显示坐标系可用于几何形状参数的列表和显示。尽管用户可以 采用不同的坐标系建立模型，但在默认情况下，图形显示和列 表显示操作不受当前坐标系的影响而总是显示总体笛卡尔坐标 系下的坐标或结果。 通过修改显示坐标系的种类，可以从不同角度查看一个模型。 显示坐标系的操作方法如下。单击【Utility Menu】/【 WorkPlane】/【Change Display CS to】，弹出下一级子菜 单
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3.1 ANSYS坐标系
• 如图所示
•【Global Cartesian】: 将显示坐标 系更换成总体笛卡尔坐标系。 •【Global Cylindrical】：将显示坐 标系更换成总体柱坐标系。 •【Global Cylindrical Y】：将显示 坐标系更换成柱坐标系（Y）。 •【Global Spherical】：将显示坐标 系更换成球坐标系。 •【Specified Coord Sys】：将显示 坐标系更换成指定坐标系。
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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.3局部坐标系及其操作
由于很多分析中的有限元模型非常复杂，仅使用总体坐标系是 不够的，这时用户必须自定义坐标系，即局部坐标系。局部坐 标系子菜单如图所示。
•局部坐标系有【Create Local CS】（创建局部坐 标系）、【Delete Local CS】（删除局部坐标系） 和【Move Singularity】 （移动奇异点）等操作。
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3.1 ANSYS坐标系
• • 3. 激活局部坐标系 所有总体坐标系和局部坐标系都可以作为当前坐标系使用 ，但只能有一个当前激活坐标系。
每次定义完一个局部坐标系之后，它自动被激活成当前坐标系 。 按下述方法更改：GUI：【Utility Menu】/【WorkPlane】/【 Change Active CS】（转换当前坐标系）/【Specified Cood Sys】（指定坐标系），弹出【Change Active CS to Specified CS】对话框
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3.2【WorkPlane】工作平面
• 工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中 用来创建实体模型和有限元模型。 • 如图所示线框中的菜单就是工作平面的操作菜单系统，工 作平面的操作包括显示/隐藏、显示风格设置、捕捉功能、 平移与旋转变换等。
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3.2【WorkPlane】工作平面
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3.2【WorkPlane】工作平面
• 3.2.2 设置工作平面的显示风格和捕捉功能
工作平面的坐标系形式和各种功能可以根据需要进行设置，如 打开/关闭捕捉功能，打卡/关闭栅格等。 设置工作平面选择菜单路径【Utility Menu】/【WorkPlane】/ 【WP Setting】
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第3章
坐标系与工作平面
主要内容
3.1 ANSYS坐标系 3.2 【WorkPlane】工作平面
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3.1 ANSYSΒιβλιοθήκη Baidu标系
• 3.1.1坐标系简介
模型的建立都是在一定的坐标系下完成的，创建有限元模型需 要对所生成的模型进行定位。坐标系还用于指定载荷和自由度 方向并用于解释所得有限元分析结果。
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3.2【WorkPlane】工作平面
• • 3.2.3 工作平面的平移和旋转变换 1、增量变换：增量变换就是按照规定的平移距离和旋转 角度进行工作平面变换。操作方法为：【Utility Menu】/ 【WorkPlane】/【Offset WP by Increments】
3.2【WorkPlane】工作平面
•【Cartesian】：笛卡尔坐标系，在创建矩形等特征几何对象时选 择笛卡尔坐标系比较方便， •【Polar】：极坐标系。在创建圆形、圆柱体等特征几何对象时选 择极坐标系形式比较方便。 •【Grid and Triad】：显示栅格和工作平面WXOWY坐标轴，如图 3-29所示的工作平面状态。 •【Grid Only】：仅显示栅格，不显示工作平面坐标架。 •【Triad Only】：仅显示工作平面WXOWY坐标轴。 •【Enable Snap】：选中表示打开捕捉功能，否则处于关闭状态 。 •【Snap Incr】：移动鼠标时位置变化增量。 •【Spacing】：相邻栅格线之间的距离。 •【Minimum】：当选择笛卡尔坐标系形式的工作平面时，用于规 定X和Y方向上栅格线显示区域方位的最小坐标值。 •【Maximum】同上，用于规定最大坐标值。 •【Tolerance】：恢复容差值。只有所在位置距工作平面距离小于 此容差值的几何对象才认为其位于工作平面上。
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3.1 ANSYS坐标系
• 2. 删除局部坐标系 • 删除局部坐标系的方法为：选择【Utility Menu】/【 WorkPlane】/【Local Coordinate Systems】/【Delete Local CS】/【At Specified Loc +】，弹出删除指定编号 范围的局部坐标系对话框

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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.5 单元坐标系
单元坐标系用于确定材料属性的方向、所施加面力的方向和单 元结果数据（应力和应变）的方向等。 单元坐标系的操作方法如下。 • GUI：单击【Main Menu】/【Preprocessor】/【 Modeling】/【Create】/【Elements】/【Elem Attributes 】（单元属性）。 • 或者，【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/ 【Mesh Attributes】（网格划分属性）/【Default Attribs 】（默认属性）。
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3.1 ANSYS坐标系
• 局部坐标系的要素包括以下几个方面。
坐标系编号：局部坐标系的编号必须是大于或等于11的整数。 坐标系类型：与总体坐标系类似，局部坐标系可以是笛卡尔坐标 系、柱坐标系或球坐标系，也可以是环形的以及椭圆的。 坐标系原点：局部坐标系的原点位置。 坐标系各轴的方向：局部坐标系各轴的位置与方向。 坐标系各轴刻度的比例：默认比例为1，当比例不等于1时，各 轴刻度不相等。当需要创建椭球或椭圆坐标系时，各轴刻度比例 必须不一致。
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3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.7 结果坐标系及其操作
结果坐标系用来列表、显示或在通用后处理(post1)中将节点或 单元结果转换到一个特定的坐标系中。 结果坐标系的操作如下： • GUI：单击【Main Menu】/【General Postproc】/【 Options for output】（结果输出设置选项） • 或者，【Utility Menu】/【List】/【Results】/【Options】 。