理论教育 ANSYS17.0有限元分析:总体及局部坐标系

ANSYS17.0有限元分析:总体及局部坐标系

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:总体坐标系和局部坐标系用来定位几何体。1)按总体笛卡儿坐标定义局部坐标系。4)以当前定义的工作平面的原点为中心定义局部坐标系。图2-1中X,Y,Z表示总体坐标系,然后通过旋转该总体坐标系来建立局部坐标系。与3个预定义的总体坐标系类似,局部坐标系可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系或球坐标系。

ANSYS17.0有限元分析:总体及局部坐标系

总体坐标系和局部坐标系用来定位几何体。默认地,当定义一个节点或关键点时,其坐标系为总体笛卡儿坐标系。可是对有些模型,定义为不是总体笛卡儿坐标系的另外坐标系可能更方便。ANSYS程序允许用任意预定义的3种(总体)坐标系的任意一种来输入几何数据,或者在任何其他定义的(局部)坐标系中进行此项工作。

1.总体坐标系

总体坐标系被认为是一个绝对的参考系。ANSYS程序提供了前面定义的3种总体坐标系:笛卡儿坐标系、柱坐标系和球坐标系,这3种坐标系都是右手系,而且有共同的原点。

图2-1a表示笛卡儿坐标系;图2-1b表示一类圆柱坐标系(其Z轴同笛卡儿坐标系的Z轴一致),坐标系统标号是1;图2-1c表示球坐标系,坐标系统标号是2;图2-1d表示两类圆柱坐标系(Z轴与笛卡儿坐标系的Y轴一致),坐标系统标号是3。

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图2-1 总体坐标系

2.局部坐标系

在许多情况下,必须要建立自己的坐标系。其原点与总体坐标系的原点偏移一定距离,或其方位不同于先前定义的总体坐标系,图2-2表示一个局部坐标系,它是通过用于局部、节点或工作平面坐标系旋转的欧拉旋转角来定义的。可以按以下方式定义局部坐标系。

1)按总体笛卡儿坐标定义局部坐标系。

命令:LOCAL。

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At Specified Loc +。

2)通过已有节点定义局部坐标系。

命令:CS

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Nodes +。

3)通过已有关键点定义局部坐标系。

命令:CSKP。

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Keypoints +。

4)以当前定义的工作平面的原点为中心定义局部坐标系。

命令:CSWPLA。

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At WP Origin。

图2-1中XYZ表示总体坐标系,然后通过旋转该总体坐标系来建立局部坐标系。图2-2a表示将总体坐标系绕Z轴旋转一个角度得到X1,Y1,ZZ1);图2-2b表示将X1,Y1,ZZ1)绕X1轴旋转一个角度得到X1(X2),Y2,Z2。

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图2-2 局部坐标系(www.daowen.com)

当定义了一个局部坐标系后,它就会被激活。当创建了局部坐标系后,分配给它一个坐标系号(必须是11或更大),可以在ANSYS程序中的任何阶段建立或删除局部坐标系。若要删除一个局部坐标系,可以利用下面的方法。

命令:CSDELE。

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Delete Local CS。

若要查看所有的总体和局部坐标系,可以使用下面的方法。

命令:CSLIST。

GUI:Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys。

与3个预定义的总体坐标系类似,局部坐标系可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系或球坐标系。局部坐标系可以是圆的,也可以是椭圆的,另外,还可以建立环形局部坐标系,如图2-3所示。

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图2-3 局部坐标系类型

图2-3a表示局部笛卡儿坐标系;图2-3b表示局部圆柱坐标系;图2-3c表示局部球坐标系;图2-3d表示局部环坐标系。

3.坐标系的激活

可以定义多个坐标系,但某一时刻只能有一个坐标系被激活。激活坐标系的方法如下。

首先自动激活总体笛卡儿坐标系,当定义一个新的局部坐标系时,这个新的坐标系就会自动被激活,如果要激活一个总体坐标系或以前定义的坐标系,可用以下列方法。

命令:CSYS。

GUI:Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cartesian。

Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical。

Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Spherical。

Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Specified Coord Sys。

Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane。

在ANSYS程序运行的任何阶段都可以激活某个坐标系,若没有明确改变激活的坐标系,当前激活的坐标系将一直保持不变。

在定义节点或关键点时,不管哪个坐标系是激活的,程序都将坐标标为XYZ,如果激活的不是笛卡儿坐标系,应将XYZ理解为柱坐标中的RθZ或球坐标系中的Rθφ

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