ANSYS有限元分析软件.ppt
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ANSYS基础培训PPT资料【优选版】
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】一、引言ANSYS 作为一款功能强大的工程仿真软件，在众多领域都有着广泛的应用。
为了帮助大家更好地掌握 ANSYS 的基础知识，我们精心准备了这份基础培训 PPT 资料。
二、ANSYS 软件概述（一）ANSYS 是什么ANSYS 是一款集结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件。
它能够帮助工程师和研究人员在产品设计阶段就对其性能进行准确的预测和优化，从而减少试验次数、缩短研发周期、降低成本。
（二）ANSYS 的主要功能模块1、结构分析模块用于分析各种结构在静态、动态、线性和非线性条件下的应力、应变和位移等。
2、热分析模块可以模拟传热过程，包括稳态和瞬态热分析，以及热结构耦合分析。
3、流体分析模块用于分析流体流动、压力分布、传热和传质等现象。
4、电磁分析模块包括静电场、静磁场、时变电磁场等分析功能。
（三）ANSYS 的工作流程1、前处理包括几何建模、定义材料属性、划分网格等。
2、求解设置求解类型、加载边界条件和载荷，然后进行求解计算。
3、后处理对求解结果进行可视化处理，如查看应力云图、位移云图等，并进行数据分析。
三、ANSYS 前处理（一）几何建模1、直接建模通过 ANSYS 自带的建模工具创建几何模型。
2、导入外部模型可以导入其他 CAD 软件创建的模型，如 SolidWorks、ProE 等。
（二）定义材料属性1、常见材料类型如金属、塑料、橡胶等，并设置相应的弹性模量、泊松比、密度等参数。
2、材料库ANSYS 提供了丰富的材料库，方便用户选择和使用。
（三）网格划分1、网格类型包括四面体网格、六面体网格、混合网格等。
2、网格控制可以设置网格尺寸、网格质量等参数，以保证计算精度和效率。
四、ANSYS 求解（一）加载边界条件1、位移边界条件指定某些节点的位移值。
2、力边界条件施加集中力或分布力。
3、热边界条件设定温度、热流密度等。
（二）选择求解器1、直接求解器适用于小型问题。
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ansys实例讲解.ppt
有限元求解
▪ 选择求解方式（new analysis） ▪ 静力求解（statics） ▪ 模态求解（modal） ▪ 谐响应分析（harmonic） ▪ 瞬态分析（transient） ▪ 谱分析（spectrum） ▪ 特征屈曲分析（Eigen bulking）
有限元求解
▪ 设定非线性求解方法、荷载子步等 ▪ 设定不同的荷载步
分工具自己完成。 ▪ 划分出的单元尽量规则，避免出现畸变单
元 ▪ 网格划分要注意不同单元类型和材料属性
施加载荷与约束条件
▪ 载荷或者约束条件的类型 ▪ 力（集中力、面力）可以施加到节点、关键点、
线、面上 ▪ 位移（面位移，节点位移） ▪ 温度载荷 ▪ 加速度
无论施加到什么上约束和载荷，最终都要归结到节点上， 形成刚度矩阵、载荷矩阵和位移矩阵，通过数值求解来 得到模拟结果。
张弦梁实体结构及模型局部高温作用下三点弯曲实验夹头应力分析塔架应力及位移分布云图钢管自动组对系统加载变形分析30crmnsi材料连接轴破坏模式分析潜艇电池悬挂装置应力分析张弦梁实体结构及模型局部高温作用下三点弯曲实验夹头应力分析塔架应力及位移分布云图钢管自动组对系统加载变形分析30crmnsi材料连接轴破坏模式分析潜艇电池悬挂装置应力分析ansys分析过程算例一桁架的有限元分析算例2两跨框架梁受力分析算例三半球壳体受均布压力
各个方向的应力、应变、位移、结构反力 等等 ▪ 以 列表的形式列出各个计算结果（list results） ▪ 绘制各个参量的变化图线（timehist postprocess） ▪ 制作各参量的变化动画
常用的一些技巧和需注意的一些问题
▪ 要对照书多做算例来熟悉ansys操作。 ▪ 要保存你进行的每一步 ▪ 出错时如果没有上一步的保存文件，可以
ANSYS有限元分析——课程PPT课件
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
12.ANSYS/DesignSpace：该模块是ANSYS的低端产品， 适用与设计工程师在产品概念设计初期对产品进行基 本分析，以检验设计的合理性。其分析功能包括：线 性静力分析、模态分析、基本热分析、基本热力耦合 分析、拓扑优化。其他功能有：CAD模型读取器、自 动生成分析报告、自动生成ANSYS数据库文件、自动 生成ANSYS分析模板。产品详细分类： DesignSpace for MDT DesignSpace for SolidWorks Standalone DesignSpace ： （ 支 持 的 CAD 模 型 有 ： Pro/E 、 UG 、 SAT、Parasoild）
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
8. ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序， 它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受 到了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行， 是理想的培训教学软件。
9. ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可 解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成 形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能 以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运 行，也可以单独运行。
有限元分析的基本步骤如下： • 建立求解域并将其离散化有限单元，即将连续问题分
解成节点和单元等个体问题； • 假设代表单元物理行为的形函数，即假设代表单元解
的近似连续函数； • 建立单元方程； • 构造单元整体刚度矩阵； • 施加边界条件、初始条件和载荷； • 求解线性或非线性的微分方程组，得到节点求解结果；
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
6. 声学分析 ●定常分析 ●模态分析 ●动力响应分析
Ansys基础教程PPT
数、材料属性）
A1
•
2）创建或读入几何实体模型
•
3）有限元网格划分
YZX
•
4）施加约束条件、载荷条件
• 2. 施加载荷进行求解
•
1）定义分析选项和求解控制
•
2）定义载荷及载荷步选项
•
2）求解 solve
ANSYS的分析方法(续)
2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
称为布尔运算。
实体建模 - 自顶向下建模
•二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形。
•三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体， 球 体, 圆锥体和圆环。
• 当建立二维图元时，ANSYS 将定义一个面，并包括其下层的线和关 键点。
• 当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其下层的面、线 和关键点。
D. 自底向上建模
• 由下向上建模时首先建立关键点，从关键点开始建立其它实体。 • 如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点. 然后通过连接点简单地
形成面，或者先形成线，然后用线定义面.
关键点
•定义关键点:
– Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints – 或者用 K 命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等.
即:生成一种体素时会自动生成所有的从属于该体素的较低级图元。
布尔运算
• 布尔运算 是对几何实体进行组合计算的过程。ANSYS 中布尔运算包 括加、减、相交、叠分、粘接、搭接.
• 布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入 的复杂的几何体。
Workbench详细教程 PPT
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
大家好
17
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
折叠结构树
Collapse Models：折叠结构树中的Models项
3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具
4、操作界面
Messages：Messages信息窗口 Simulation Wizard：向导
Graphics Annotations:注释
几个可以互相切换的窗口。
大家好
11
向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
大家好
12
基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示 视图显示 结构树的显示
大家好
22
导入模型
本手册对该步骤作出如下的规定： 3、导入的文件为.stp格式的文件。 4、导入模型时，路径必须为英文路径。
大家好
23
建立局部坐标系
目的：便于施加载荷与约束 A 结构树中的操作 1、在结构树中添加坐标系分支
选中结构树的Model，点击右键，选取Insert-Coordinate Systems， 便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System， 此为总体坐标系。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
大家好
17
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
折叠结构树
Collapse Models：折叠结构树中的Models项
3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具
4、操作界面
Messages：Messages信息窗口 Simulation Wizard：向导
Graphics Annotations:注释
几个可以互相切换的窗口。
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向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
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基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示 视图显示 结构树的显示
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导入模型
本手册对该步骤作出如下的规定： 3、导入的文件为.stp格式的文件。 4、导入模型时，路径必须为英文路径。
大家好
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建立局部坐标系
目的：便于施加载荷与约束 A 结构树中的操作 1、在结构树中添加坐标系分支
选中结构树的Model，点击右键，选取Insert-Coordinate Systems， 便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System， 此为总体坐标系。
Ansys-Workbench详解教程ppt课件
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
ppt课件.
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
其余一些网格控制项的意义：
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
定义
真实系统
ppt课件.
有限元模型
4
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过 节点连接，并承受一定载荷。
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
ppt课件.
22
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
ppt课件.
18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
ppt课件.
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网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
其余一些网格控制项的意义：
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
定义
真实系统
ppt课件.
有限元模型
4
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过 节点连接，并承受一定载荷。
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
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显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
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创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
《有限元分析概述》课件
如何生成适合于有限元分析的网格，并优 化网格结构。
如何进行杆件的有限元分析，包括轴力、 弯曲和扭转。
3 二维和三维模型的分析
4 不同单元的选择及其特点
如何进行二维和三维模型的有限元分析， 包括平面应力、平面应变和轴对称。
不同类型的有限元单元的选择和应用，以 及它们的特点和限制。
有限元分析软件
ANSYS
有限元分析的应用领域
工程结构分析
有限元分析广泛应用于工程领域，包括建筑、桥梁、船舶、管线等结构的设计和分析。
汽车、航空航天、机械等领域应用
有限元分析在汽车、航空航天、机械等行业中被广泛应用于产品设计和优化。
地震、爆炸等自然灾害分析
有限元分析可以用于模拟和预测地震、爆炸等自然灾害对结构的影响，进而提高结构的抗震 和防爆性能。
COMSOL Multiphysics是一款多物理场耦合的 有限元分析软件，适用于多领域的工程分析。
有限元分析的未来发展
1 超级计算机的运用 2 多物理场耦合
随着计算机性能的提升， 有限元分析可以应用于 更大规模、更复杂的问 题。
有限元分析将更多的物 理场耦合在一起，进行 更全面的分析。
3 计算效率的提高
有限元分析的基本流程
1
，将结构进行建模。
2
离散
将结构分割成小的、简单的单元。
3
材料定义
定义每个单元的材料性质和力学行为。
4
载荷约束条件
对结构施加边界条件和加载条件。
5
求解
通过数值计算方法求解结构的行为特性。
有限元分析的相关问题
1 网格生成及其优化
2 杆件的分析
随着算法和计算技术的 进步，有限元分析的计 算效率将得到提高。
有限元分析热分析PPT.
ANSYS提供了两种分析耦合场的方法：直 接耦合法与间接耦合法。
二、单位制问题：在ANSYS热分析过程中，不一 定都要采用国际单位制，但必须要使所有物理 量的单位统一起来。 ANSYS中共有五种单位可供选择（命令流 方式：/UNITS；或Main menu>Preprocessor>Material Props>Material Library >Select Units）： SI（MKS）代表国际单位制，其基本单位 为m，kg，s，K。
将中毒者放在硬板或地上，用力不能过猛，避免发生肋骨骨折和内脏受伤。还可以用浓茶做心脏兴奋剂，必须时注射安息香酸钠、咖 啡因等。
式中：Q为时间t内的传热量或热流量；K为热
传导率或热传导系数；
（2）对流：热对流是指固体的表面与它周围接触 的液体或气体（统称为流体）之间，由于温差 的存在而引起的热量交换。 高温物体表面（如暖气片）常常发生对流 现象，这是因为高温物体表面附近的空气因受 热而膨胀，密度降低并向上流动。与此同时， 密度较大的冷空气下降并代替原来的受热空气。
（5）生热率：生热率既可看成是材料的一种基本 属性，又可作为载荷施加在单元上。它可以施 加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加 在实体模型的关键点、线段、面及体上。
（6）热辐射率：热辐射率也是一种面载荷，通 常施加于实体的外表面。它可以施加在有限元 模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型 的线段和面上。
2.3.6妥善对待应聘者 (2)对心搏骤停者的治疗 此症状很危险，直接危及患者生命，是发生在呼吸停止后或农药对心脏直接的毒性作用所致，所以要分秒必争 地及时抢救。其方法是：心前区叩击术，用拳头叩击心前区，连续3—5次，用力中等，这时可出现心跳恢复、脉搏跳动。如此法无效，
二、单位制问题：在ANSYS热分析过程中，不一 定都要采用国际单位制，但必须要使所有物理 量的单位统一起来。 ANSYS中共有五种单位可供选择（命令流 方式：/UNITS；或Main menu>Preprocessor>Material Props>Material Library >Select Units）： SI（MKS）代表国际单位制，其基本单位 为m，kg，s，K。
将中毒者放在硬板或地上，用力不能过猛，避免发生肋骨骨折和内脏受伤。还可以用浓茶做心脏兴奋剂，必须时注射安息香酸钠、咖 啡因等。
式中：Q为时间t内的传热量或热流量；K为热
传导率或热传导系数；
（2）对流：热对流是指固体的表面与它周围接触 的液体或气体（统称为流体）之间，由于温差 的存在而引起的热量交换。 高温物体表面（如暖气片）常常发生对流 现象，这是因为高温物体表面附近的空气因受 热而膨胀，密度降低并向上流动。与此同时， 密度较大的冷空气下降并代替原来的受热空气。
（5）生热率：生热率既可看成是材料的一种基本 属性，又可作为载荷施加在单元上。它可以施 加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加 在实体模型的关键点、线段、面及体上。
（6）热辐射率：热辐射率也是一种面载荷，通 常施加于实体的外表面。它可以施加在有限元 模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型 的线段和面上。
2.3.6妥善对待应聘者 (2)对心搏骤停者的治疗 此症状很危险，直接危及患者生命，是发生在呼吸停止后或农药对心脏直接的毒性作用所致，所以要分秒必争 地及时抢救。其方法是：心前区叩击术，用拳头叩击心前区，连续3—5次，用力中等，这时可出现心跳恢复、脉搏跳动。如此法无效，
有限元及其分析ANSYS基本操作课件
载荷步文件
图形文件
单元矩阵
文件名称
Jobname.log
Jobname.err
Jobname.out
Jobname.db
Jobname.xxx Jobname.rst Jobname.rth Jobname.rmg Jobname.rfl
文件格式 文本 文本 文本
二进制 二进制
Jobname.sn
文本
对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型 前建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的 节点和单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的 位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系。采用命令流方式 往往更便于实现有限元模型的直接生成。
有限元及其分析 ANSYS基本操作
BEAM189
2D
PLANE2，PLANE25，PLANE42，PLANE82，
PLANE83，PLANE145，PLANE146，PLANE182，
PLANE183
3D
SOLID45，SOLID64，SOLID65，SOLID92，
SOLID95，SOLID147，SOLID148，SOLID185，
有限元及其分析 ANSYS基本操作
2.坐标系
1）整体与局部坐标系 2）坐标系的激活 3）节点和单元坐标系
整体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 节点自由度的方向。每个节点都有自己的节点坐标系，节点输入 数据（如约束自由度、载荷、主自由度、从自由度和约束方程） 和时间历程后处理（POST26）中节点结果数据（如自由度解、节 点载荷和反作用载荷）均是以节点坐标系方向表达。缺省情况下， 它总是平行于总体笛卡儿坐标系（节点坐标系与定义节点的激活 坐标系无关）。但在很多情况下需要改变节点坐标系，比如当需 要施加径向或者周向约束时，就需要将节点坐标系转到柱坐标系 下完成。
图形文件
单元矩阵
文件名称
Jobname.log
Jobname.err
Jobname.out
Jobname.db
Jobname.xxx Jobname.rst Jobname.rth Jobname.rmg Jobname.rfl
文件格式 文本 文本 文本
二进制 二进制
Jobname.sn
文本
对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型 前建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的 节点和单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的 位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系。采用命令流方式 往往更便于实现有限元模型的直接生成。
有限元及其分析 ANSYS基本操作
BEAM189
2D
PLANE2，PLANE25，PLANE42，PLANE82，
PLANE83，PLANE145，PLANE146，PLANE182，
PLANE183
3D
SOLID45，SOLID64，SOLID65，SOLID92，
SOLID95，SOLID147，SOLID148，SOLID185，
有限元及其分析 ANSYS基本操作
2.坐标系
1）整体与局部坐标系 2）坐标系的激活 3）节点和单元坐标系
整体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 节点自由度的方向。每个节点都有自己的节点坐标系，节点输入 数据（如约束自由度、载荷、主自由度、从自由度和约束方程） 和时间历程后处理（POST26）中节点结果数据（如自由度解、节 点载荷和反作用载荷）均是以节点坐标系方向表达。缺省情况下， 它总是平行于总体笛卡儿坐标系（节点坐标系与定义节点的激活 坐标系无关）。但在很多情况下需要改变节点坐标系，比如当需 要施加径向或者周向约束时，就需要将节点坐标系转到柱坐标系 下完成。