ansys坐标系的总结

ANSYS坐标系总结

直角坐标系

在平面内画两条互相垂直，并且有公共原点的数轴。其中横轴为X轴，纵轴为Y轴。这样就说在平面上建立了平面直角坐标系，简称直角坐标系。

平面极坐标系

坐标系的一种。在平面上取一定点o，称为极点，由o出发的一条射线ox，称为极轴。对于平面上任意一点p，用ρ表示线段op的长度，称为点p的极径或矢径，从ox到op的角度θε［0，2π］，称为点p的极角或辐角，有序数对(ρ，θ)称为点p的极坐标。极点的极径为零，极角不定。除极点外，点和它的极坐标成一一对应。

柱面坐标系

柱坐标系中的三个坐标变量是r、φ、z。与直角坐标系相同，柱坐标系中也有一个z变量。各变量的变化范围是：0 ≤ r < +∞,

0 ≤φ≤ 2π

-∞

其中

x=rcosφ

y=rsinφ

z=z

球坐标系（空间极坐标系）

球坐标是一种三维坐标。

设P（x，y，z）为空间内一点，则点P也可用这样三个有次序的数r，φ，θ来确定，其中r为原点O与点P间的距离，θ为有向线段与z轴正向所夹的角，φ为从正z轴来看自x轴按逆时针方向转到有向线段的角，这里M为点P在xOy面上的投影。这样的三个数r，φ，θ叫做点P的球面坐标，

x=rsinθcosφ

y=rsinθsinφ

z=rcosθ

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ANSYS坐标系以及工作平面的具体说明

ANSYS中定义点(K)的坐标是在当前激活的坐标系(CSYS)中进行,包括由点生成线，与工作平面的位置以及全局坐标系无关。而体(V)是在工作平面内(WP)进行，不依赖于当前激活的坐标系以及全局坐标系。

▲ANSYS中定义局部坐标系是通过LOCAL命令：LOCAL, KCN, KCS, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2

其中，KCN为编号，从11开始，KCS为坐标系的类型，XC, YC, ZC值采用全局坐标系，为要定义的局部坐标系的原点位置，THXY, THYZ, THZX为局部坐标系相对全局坐标系沿着各个坐标轴旋转的角度。输

入过程中未给出值的符号用0默认。LOCAL的目的主要是为了建模方便以及选取便利。

LOCAL,11,0 !定义局部坐标系11，笛卡尔类型，原点在全局坐标(0,0,0)

LOCAL,12,1 !定义局部坐标系12，圆柱类型，原点在全局坐标(0,0,0)

LOCAL,13,2,0,1,2 !定义局部坐标系12，球坐标类型，原点在全局坐标(0,1,2)

【注意】：执行LOCAL以后，CSYS会自动激活为该坐标系(This local system becomes the active coordinate system).仅此命令有这个功能，其他的均要附加CSYS才能改变当前的激活坐标系。

▲ANSYS中激活坐标系采用CSYS命令：CSYS, KCN

ANSYS启动后CSYS默认为0(全局笛卡尔坐标)，直到有LOCAL或者CSYS命令才改变。这个命令影响到点(K)坐标的输入类型。工作平面(WP)与全局坐标系重合。

CSYS,0 !激活全局笛卡尔坐标，原点在全局坐标的原点

CSYS,1 !激活全局圆柱坐标，原点在全局坐标的原点

CSYS,2 !激活全局球坐标，原点在全局坐标的原点

CSYS,4(WP) !激活工作平面，原点在工作平面的原点

CSYS,11 !激活先前定义的局部坐标11，原点在局部坐标的原点

▲ANSYS中定义工作平面的位置采用WPLANE或者WPAVE命令：

1)WPLANE, WN, XORIG, YORIG, ZORIG, XXAX, YXAX, ZXAX, XPLAN, YPLAN, ZPLAN

注：所有点的坐标均是全局坐标。

XORIG, YORIG, ZORIG为要定义的工作平面原点O的位置，坐标类型为全局坐标系，与当前激活的坐标类型(CSYS)无关。XXAX, YXAX, ZXAX为确定局部坐标系的X轴的方向，坐标类型为全局坐标系，局部

坐标系的X轴就沿着原点O与此点的连线方向。XPLAN, YPLAN, ZPLAN为确定局部坐标系的Y轴方向，类型为全局坐标系，原点O与此点的连线确定Y轴的方向，不要求与OX垂直，只要成一弧度就可以确定。wplane,,1,0,0 !将工作平面原点平行移动到全局坐标点(1,0,0)，X和Y方向均与全局坐标系相同。wplane,,1,0,0,1,1,0 !将工作平面原点平行移动到全局坐标点(1,0,0),X方向为由全局坐标(1,0,0)指向(1,1,0)，Y方向为保证Z方向与全局坐标系相同的方向。

wplane,,1,0,0,0.8,0.8,0,1.2,0.2,0 !将工作平面原点平行移动到全局坐标点(1,0,0),X方向为由全局坐标

(1,0,0)指向(0.8,0.8,0)，Y的方向由全局坐标(1,0,0)指向(1.2,0.2,0)的方向确定。Z方向不一定与全局坐标

系相同。

2)WPAVE, X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, X3, Y3, Z3

将工作平面的坐标原点O移动到由上述三点所确定的平面的中心(坐标的算术平均)

注：所有坐标均是针对当前激活的坐标系类型而言。

wpave,0.5,0,0 !将工作平面的坐标原点移动到当前激活坐标系类型(假定为笛卡尔类型,CSYS,0)下的点(0.5,0,0)处

wpave,0.5,0,0,0.5,90,0 !将工作平面的坐标原点移动到当前激活坐标系类型(假定为笛卡尔类型,CSYS,1)

下的点(0.5,0,0)与点(0.5,90,0)的连线(为该坐标系下的连线，不为直线，为圆弧形)中点处。

wpave,0.5,0,0,0.5,90,0,0.7,45,0 !将工作平面的坐标原点移动到当前激活坐标系类型(假定为笛卡尔类

型,CSYS,1)下的点(0.5,0,0)、点(0.5,90,0)与点(0.7,45,0)的平面的几何中心处(形心)。

问题1：

在圆柱的周围沿径向加一圈位移载荷，如何利用柱坐标加载。

解决方法：

CSYS,1 !转化当前坐标为柱坐标

NSEL,... !选取所要加载或约束节点

NROTAT,ALL !转化节点坐标与当前平行（关键指令）

然后加载即可，

注：

1、NROTAT：将节点坐标系旋转到激活坐标系的方向。即节点坐标系的X轴转成平行于激活坐标系的X 轴或R轴，节点坐标系的Y轴旋转到平行于激活坐标系的Y或θ轴。节点坐标系的Z轴转成平行于激活坐标系的Z或Φ轴。

2、我的理解：如果没有NROTAT那条指令加载失败的原因是，载荷的施加都是施加在节点坐标系的，虽然CSYS,1指定了当前坐标系为柱坐标系，但单元坐标系仍然没有改变（平行于总体卡式坐标系），NROTAT的作用就是将单元的节点坐标系方向指定为当前坐标系方向。

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工作平面（Working Plane）

工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)

总体坐标系

在每开始进行一个新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。它们位于模型的总体原点。三种类型为:

CS,0: 总体笛卡尔坐标系

CS,1: 总体柱坐标系

CS,2: 总体球坐标系

数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。

局部坐标系

局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。缺省为总体笛卡尔坐标系。当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。这表明后面的激活坐标系的命令。菜单中激活坐标系的路径 Workplane>Change