03ANSYS坐标系和工作平面

工程分析软件应用1第三章ANSYS工作平面和坐标系工程分析软件应用23.1ANSYS工作平面3.2ANSYS坐标系3.3对称问题简介工程分析软件应用3实体模型的建立必须有一个参考坐标以供利用，该参考坐标称为工作平面(WorkingPlane)，建立不同位置的实体需要通过移动或旋转工作平面。所有ANSYS的建模、网格划分、加载以及结果显示都是基于坐标系和工作平面。工程分析软件应用43.1ANSYS工作平面工作平面是一个可移动的参考平面，类似于绘图板。wywxxy工作平面原点辅助网格间距可调注意：在一个时刻智能有一个工作平面。当定义一个新的工作平面时，就意味着删除了原来的工作平面。工程分析软件应用5设置、定义、改变工作平面的命令：UtilityMenu:WorkPlane工作平面控制移动工作平面的选项有关坐标系统的选项工程分析软件应用6显示工作平面UtilityMenu:WorkPlaneDisplayWorkingPlane显示工作平面标记，表示工作平面的原点。工程分析软件应用7工作平面辅助网格开关：UtilityMenu:WorkPlaneWPSettings...选择坐标系选择网格和坐标轴选择是否打开捕捉功能改变网格间距工程分析软件应用8工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平移工作平面，便于创建几何模型。缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合。移动了工作平面以后。工程分析软件应用9设定平移量。将工作平面平移到一个目标上。定义工作平面的取向。工程分析软件应用10要以设置增量方式平移工作平面沿坐标轴方向移动工作平面沿坐标轴方向旋转工作平面工程分析软件应用11工作平面及激活的坐标系统工作平面是2D的绘图板，用于定位在建模过程中几何项目。MainMenu:ModelingCreateKeypointsOnWorkingPlane+总体及局部坐标系统（例如柱坐标，用户定义坐标等）用于设定几何项目在空间的位置。MainMenu:ModelingCreateKeypointsInActiveCS...激活坐标系统可以与工作平面重合，也可以是总体坐标（或局部坐标）系统。工程分析软件应用12工作平面1、是建模的辅助工具；2、可以在布尔操作中利用工作平面进行分割实体。工程分析软件应用13工程分析软件应用14工程分析软件应用15工程分析软件应用163.2ANSYS坐标系坐标系的用途用于创建几何模型用于指定载荷和自由度方向用于解释结果（包括图示或列表）工程分析软件应用17坐标系的种类3.2.1总体坐标系3.2.2局部坐标系3.2.3工作平面坐标系3.2.4显示坐标系3.2.5节点坐标系3.2.6单元坐标系3.2.7结果坐标系工程分析软件应用18识别号：0X、Y、Z识别号：1R、q、Z识别号：2R、q、F识别号：5R、Z、q3.2.1总体坐标系（GlobalCoordinateSystems)总体坐标系是整个模型不变的参考坐标系。注意：总体坐标系之间在建模时数值的转换。工程分析软件应用193.2.2局部坐标系（LocalCoordinateSystems)自己根据建模或其它用途建立的各种坐标系。识别号为11或更大。局部坐标系可以是笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系。工程分析软件应用203.2.3工作平面坐标系（WorkingPlaneCS)1、与工作平面相连。2、主要用于实体模型体素的定位和取向（由底向上建模：定义关键点、线、面等）。3、可以利用工作平面通过拾取定义关键点。工程分析软件应用213.2.4显示坐标系在默认情况下，即使是在其他坐标系中定义的节点和关键点，其列表显示输出的坐标值也是他们的总体笛卡尔坐标值。可以用下列方法改变显示坐标系。注意：改变坐标系会影响图形显示效果，一般应将显示坐标系设为笛卡尔坐标。工程分析软件应用22工程分析软件应用233.2.5节点坐标系（NodalCS)1、每个节点均有自己的坐标系，默认情况下，该坐标系平行于全局直角坐标系（不管节点在哪个坐标系下定义的）。2、用于确定节点自由度的方向和载荷定向；而全局和局部坐标系用于几何体的定位。3、定义节点坐标系：MainMenuPreprocessorMove/modifyRotateNodeCS-to工程分析软件应用243.2.5节点坐标系（NodalCS)4、显示：/PSUMBPlotNodes。5、节点的自由度约束、力、主自由度、从自由度、约束方程均是从节点坐标系定义并输入的。6、在时间历程后处理器POST26中，自由度、节点载荷、反作用载荷均是在节点坐标系中的定义的。但在通用后处理器中，所有结果数据都是在结果坐标系中定义的。工程分析软件应用25工程分析软件应用263.2.6单元坐标系（ElementCS)1、即单元局部坐标系，在杆系结构中应用较多。2、用于定义材料属性（各向异性材料的属性输入方向）、施加表面载荷、显示单元结果尤其是应力输出等。3、所有单元坐标系都是右手直角系。4、在大变形分析中，单元坐标系随着单元的刚性旋转而旋转。工程分析软件应用273.2.6单元坐标系（ElementCS)5、多数单元坐标系的默认方向按如下规则：线单元的X方向是从单元的节点I至节点J。壳单元的X方向是从节点I至节点J，Z轴垂直与壳表面，正向由单元的I、J、和K节点按右手规则确定，Y轴垂直于X轴和Z轴。2-D和3-D实体单元的单元坐标系通常平行于全局坐标系。6、单元坐标系的显示：/PSYMB。工程分析软件应用283.2.7结果坐标系（ElementCS)用于观看和解释计算结果的坐标系。1、求解完成后将得到很多结果数据，这些数据定义在不同的坐标系上。但结果数据总是被变换到结果坐标系中，以便显示、列表和单元数据存取。2、MainMenuGeneralPostprocessorOptionforoutput，可以将结果变换到全局、局部坐标系中。工程分析软件应用293.2.7结果坐标系（ElementCS)3、对于线单元而言，力、力矩、应力、应变总是在单元坐标系中定义并被显示。4、大变形分析中，正如单元坐标系随着单元的刚性旋转而旋转，结果显示中，各应力、应变分量及其导出的单元数据也将包含刚性旋转效果。工程分析软件应用30坐标系总结工作平面坐标系全局坐标系局部坐标系节点坐标系—用于载荷和自由度定向结果坐标系—用于显示和解释结果显示坐标系—用于显示各坐标值列表用于定义和定位几何项工程分析软件应用313.3对称问题简介许多物体都有某种对称，重复对称（如一个长管道上平均分布的散热片，反对称（如塑料容器的模子），或轴对称（如灯炮）。当一个物体在所有方面都是对称的（几何、载荷、约束和材料属性），可以利用用述事实减少模型的大小和范围。工程分析软件应用32工程分析软件应用331、轴对称结构的说明任何表现在为对一中心轴几何对称的结构（如旋转壳或实体）是轴对称。三维轴对称结构的模型可用二维形式等效。二维轴对称分析较相应的三维分析更精确。一个完全轴对称模型只能施加轴对称载荷。但在很多情况下，轴对称结构实际受的并不是轴对称载荷，必须利用一种特殊的轴对称谐波单元，来建立轴对称结构二维模型的非轴对称载荷。工程分析软件应用342、对轴对称结构模型的特殊要求①对称轴必须与总体笛卡尔坐标的Y轴重合；②不允许出现负的X方向节点坐标；③总体笛卡尔坐标Y方向代表轴向，总体笛卡尔坐标X方向代表径向，总体笛卡尔坐标Z方向代表周向；④模型应当用适当的单元类型组合在一起：对轴对称模型，可用二维实体且KEYOPT（3）=1，和（或）轴对称壳体。对轴对称谐波模型，只能使用轴对称谐波单元。谐波单元类型有plane25、75、78、83。工程分析软件应用35注意：如果结构沿对称轴包含有孔，不要忘记在Y轴和二维轴对称模型间留适当的距离。X方向偏移一个轴对称孔工程分析软件应用36例：如图所示钢球，其外表面承受压力1500N/cm2。钢球外半径R=10.4cm，内半径r=9.1cm。弹性模量200GPa，泊松比0.3。试求钢球内环向和径向应力沿半径分布。工程分析软件应用371、分析环境设置：Jobname：THICK_SPHERETitle：STRESSANALYSISOFTHICK_SPHERE工程分析软件应用382、建模工程分析软件应用393、定义单元并设置轴对称性质工程分析软件应用404、定义材料属性工程分析软件应用415、网格划分-①定义密度工程分析软件应用42②设置网格划分选项工程分析软件应用43③划分网格工程分析软件应用446、定义位移边界条件工程分析软件应用457、定义压力载荷工程分析软件应用468、求解工程分析软件应用479、后处理-①设置显示坐标系工程分析软件应用48②绘制径向应力沿半径的分布图工程分析软件应用49③绘制切向应力沿半径的分布图工程分析软件应用50④绘制Mises应力分布图工程分析软件应用51④绘制Mises应力分布图