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1、认识认识ANSYSANSYS中的坐标系中的坐标系04.5.1504.5.15ANSYSANSYS中坐标系的分类：中坐标系的分类：q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 )q节点坐标系节点坐标系( (Nodal Coordinate Systems)Nodal Coordinate Systems)q单元坐标系单元坐标系( (Element Coordinate Systems)Element Coordinate Systems)q显示坐
2、标系显示坐标系( (Display Coordinate System)Display Coordinate System)q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）建建建建模模模模直接建模直接建模直接建模直接建模间接建模间接建模间接建模间接建模生成节点生成节点生成节点生成节点由节点生成单元由节点生成单元由节点生成单元由
3、节点生成单元生成关键点生成关键点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关键点生成线由关键点生成线由线生成面由线生成面由线生成面由线生成面由面生成体由面生成体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至底而上至底而上自上而下自上而下自上而下自上而下直接生成线、面或体直接生成线、面或体直接生成线、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，生成单元划分线、面或体，生成单元划分线、面或体，生成单元都涉及到都涉及到坐标系的坐标系的选择问题选择问题整体坐标系整体坐标系直角坐标
4、系直角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柱面坐标系柱面坐标系( (Cylindrical coordinate Cylindrical coordinate system)system)球面坐标系球面坐标系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12345xyoox1y1oy2R1
5、R1R2R2 .local,local,1111, ,1 1,x1,y2,x1,y2n,5,R2,n,5,R2,.例如，生成节点例如，生成节点例如，生成节点例如，生成节点5 51111表示局部坐标系号表示局部坐标系号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表示柱面坐标表示柱面坐标同样分为同样分为同样分为同样分为直角直角直角直角、柱面柱面柱面柱面和和和和球面球面球面球面坐标系三种类型坐标系三种类型坐标系三种类型坐标系三种类型v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整体坐标系定义局部坐标系根据整体坐标系定义局部坐
6、标系根据已知的根据已知的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,THZXCS,KCN,KCS,NORIG,NXAX,NXYPLCS,KC
7、N,KCS,NORIG,NXAX,NXYPLCSKP,KCN,KCS,PORIG,PXAXS,PXYPLCSKP,KCN,KCS,PORIG,PXAXS,PXYPLCLOCAL,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,KCN通过改变通过改变通过改变通过改变 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如如 CSYS,CSYS,0 0 表示激活整体直角坐标系表示激活整
8、体直角坐标系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，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
9、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（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（时间历程后处理（时间历程后处理（POST26POST26）中中中中节点结果数据节点结果数据节点结果数据节点结果数据（如自由度（如自由度（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
10、的解、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解、节点力等）也是以节点坐标系方向来表达的csyscsyscsyscsys,0,0,0,0( ( ( (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) ) ) )nrotatnrotatnrotatnrotat,all,all,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,f,al
11、l,f,all,fxfxfxfx,100,100,100,100f,all,f,all,f,all,f,all,fyfyfyfy,100,100,100,100_csyscsyscsyscsys,1 ,1 ,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) ) ) )nrotatnrotatnrotatnrotat,all,all,all,allf,all,f,all,f,all,f,all,fxfxfxfx,100,100,100,100f,all,f,all,f,all,f,all,fyfyfyfy,100,
12、100,100,100( (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节点坐标系与柱面坐标系一致节点坐标系与柱面坐标系一致节点坐标系与柱面坐标系一致时时时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，而是与是孤立存在的，而是与是孤立存在的，而是与荷载荷载荷载荷载、自自自自由度由度由度由度或或或或节点力节点力节点力节点力捆绑在一的捆绑在一的捆绑在一的捆绑在一的！定义
13、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，使节点坐标生成节点时可以定义旋转角度，使节点坐标生成节点时可以定义旋转角度，使节点坐标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系方向旋转一个角度系方向旋转一个角度系方向旋转一个角度N,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXN,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZX对已有节
14、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应力或应变应力或应变) )的方向的方向的方向的方向与每个节
15、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（如线单元（如线单元（如Link1Link1）的的的的x x轴通常由单元的轴通常由单元的轴通常由单元的轴通常由单元的I I节点指向节点指向节点指向节点指向J J节点；节点；节点；节点；壳单元壳单元壳单元壳单元( (如如如如S
16、hell63)Shell63)的的的的x x轴通常取轴通常取轴通常取轴通常取I I节点到节点到节点到节点到J J节点的方向，节点的方向，节点的方向，节点的方向，z z轴过轴过轴过轴过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和和和和KK节点按右节点按右节点按右节点按右手规则确定，手规则确定，手规则确定，手规则确定，y y轴总垂直于轴总垂直于轴总垂直于轴总垂直于x x，z z轴；轴；轴；轴；二维和三维实体单元二维和三维实体单元二维和三维实体单元二维和三维实体单元( (如如如如Plane42,Soli
17、d45)Plane42,Solid45)的单元坐标系的单元坐标系的单元坐标系的单元坐标系总平行于整体直角坐标系；总平行于整体直角坐标系；总平行于整体直角坐标系；总平行于整体直角坐标系；xyxyzxyzlink1link1shell63shell63solid45solid45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,KCNKCNEMODIF,IEL,E
18、SYS,EMODIF,IEL,ESYS,I1I1注意：注意：注意：注意：定义或修定义或修定义或修定义或修改单元坐标系方改单元坐标系方改单元坐标系方改单元坐标系方向之前，一定要向之前，一定要向之前，一定要向之前，一定要定义一个定义一个定义一个定义一个局部坐局部坐局部坐局部坐标系标系标系标系许多单元提供了许多单元提供了许多单元提供了许多单元提供了KEYOPTKEYOPT，用来修改用来修改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单元坐标系的缺省方向单元坐标系的缺省方向此外，此外，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
19、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，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)中中将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中中ANSYSANSYS计算的计算的计算的计算的结果数据
20、结果数据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（据在向数据库（据在向数据库（*. *.DBDB）和结果文件和结果文件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
21、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的结果坐标系中的结果坐标系中显示显示显示显示、列表列表列表列表和和和和单元表数据存储单元表数据存储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据用户需要据用户需要“ “统一统一统一统一” ”结果数据结果数据结果数据结果数据的作用！的作用！的作用！的作用！注意注意注意注意：有些单元，例如：有些单元，例如：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
22、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！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可以将其它可以将其它整体坐标系整体坐标系整体坐标系整体坐标系、局部坐标系局部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节点和单元坐标系节点和单元坐标系定义定义定义定义成当前（激活）的结果坐标系。成当前（激活）的结果坐标系。成当前（激活）的结果坐标系。成当前（激活）的结果坐标系。RSYS,KCN注意：注意：注意：注意：RSYSRSYS只能在后处理只能在后处理只能在后处理只能在后处理( (POST1POST1或或或或POS
23、T26)POST26)中使用中使用中使用中使用/ /prep7prep7et,1,plane42et,1,plane42mp,ex,1,1e5mp,ex,1,1e5mp,mp,prxyprxy,1,0.3,1,0.3local,11,local,11,1 1,17,0,17,0n,30,6,0n,30,6,0n,35,6,90n,35,6,90fill,30,35fill,30,35ngenngen,3,10,30,35,1,2,0,0,3,10,30,35,1,2,0,0csyscsys,11,11e,30,40,41,31e,30,40,41,31egenegen,5,1,1,5,1,1e
24、genegen,2,10,1,5,2,10,1,5d,30,alld,30,alld,40,alld,40,alld,50,alld,50,alld,35,alld,35,alld,45,alld,45,alld,55,alld,55,alleselesel,all,allsfesfe,all,2,pres,100,all,2,pres,100finifini/ /solusolusolvesolve局部坐标系采用局部坐标系采用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的是柱面坐标系的是柱面坐标系示例示例/post1/post1rsysrsys,0 ,0（将直角坐标系置为结果坐标
25、系）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）将直角坐标系置为结果坐标系）plnsolplnsol,s,s,x x （显示显示显示显示x x方向应力云图方向应力云图方向应力云图方向应力云图）rsysrsys,11 ,11 （将局部坐标系将局部坐标系将局部坐标系将局部坐标系1111置为结果坐标系）置为结果坐标系）置为结果坐标系）置为结果坐标系）plnsolplnsol,s,s,x x （显示显示显示显示x x方向应力云图方向应力云图方向应力云图方向应力云图）finifiniX X方向方向方向方向X X方向方向方向方向（图（图（图（图i i）（图（图（图（图ii ii）一般情况下，象这种环形结构一般情况下，象这种环形结构一般情况下，象这种环形结构一般情况下，象这种环形结构往往需要得到往往需要得到往往需要得到往往需要得到图图图图ii ii的显示结果的显示结果的显示结果的显示结果缺省情况下，是将整体直缺省情况下，是将整体直缺省情况下，是将整体直缺省情况下，是将整体直角坐标系作为结果坐标系角坐标系作为结果坐标系角坐标系作为结果坐标系角坐标系作为结果坐标系谢谢各位！谢谢各位！
