【ANSYS有限元】3 几何建模技术与技巧

显示坐标系的改变会影响到图形显示和列表，无 论是几何图素或有限元模型都将受到影响。但是边界 条件符号、向量箭头和单元坐标系的三角符号都不会 转换到显示坐标系下。显示坐标系的方向是X轴水平向 右，Y轴垂直向上，Z轴垂直屏幕向外。当DSYS>0时， 将不显示线和面的方向。
6.结果坐标系 结果坐标系用于列表、显示或在通用后处理中将节
●壳单元的X轴通常也从I节点指向J节点，Z轴通过I节 点且与壳面垂直，其正方向由单元的I、J、K节点按右 手规则确定。
●2D/3D实体单元坐标系的方向总是平行于总体直角坐 标系。
5.显示坐标系
显示坐标系用来定义几何元素被列表或显示的坐 标系。缺省时几何元素列表总是显示为总体直角坐标 系，而不管它们是在何种坐标系下生成的。
球坐标系，3或TORO为环坐标系。 XC,YC,ZC---新坐标系原点在总体直角坐标系中的坐标。 THXY,THYZ,THZX---新坐标系绕Z,X,Y轴的旋转角度，其正方向为：XY,YZ,ZX。 PAR1---适用于椭圆、类似球体或环形系统，当KCS=1或2时，其值为椭圆Y轴半径
与X轴半径之比，缺省为1即圆。当KCS=3时，其值为环面的主半径。 PAR2---仅适用于类似球体的系统，当KCS=2时，其值为椭球体Z轴半径与X轴半径之 比，缺省为1。 例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20---定义了局部坐标系号为11，原点为总体直角坐标 系下的点（3,4,5），绕Z、X、Y轴旋转角度分别为10°、15°、20°的直角坐标系。 例如：LOCAL,12,1,,,,,,,0.8---定义了局部坐标系号为12，原点和方位与总体坐标系相 同的柱坐标系，但Y轴半径与X轴半径之比为0.8，用于定义椭圆。当KCN=2时，PAR2 为Z轴半径与X轴半径之比，用于椭球的定义。
2.定义局部坐标系
⑴ 根据总体坐标系定义局部坐标系
命令：LOCAL, KCN, KCS, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2
其中：
KCN---局部坐标系编号，此编号必须大于10，如果与既有编号相同，则将重新定义 KCS---坐标系类型，0或CART为直角坐标系，1或CYLIN为柱坐标系，2或SPHE为
ANSYS的建模方法：
●直接建模：直接在ANSYS中建立有限元模型，而不必先建几何
模型。先对结构进行节点和单元编号，然后输入节点坐标建立节点，再输 入每个单元的节点编号，从而建立有限元模型。该方法缺点是大量输入数 据令人无法忍受，且对于复杂的3D实体靠人工去划分网格极易出错。
●几何建模：在ANSYS软件中建立模型和从其它CAD软件导入模型。
坐标系的R、θ、Z或球坐标系的R、θ、Φ。
2.局部坐标系
对于复杂的几何模型，仅使用总体坐标系不够方便， 这时可建立自己的坐标系，即局部坐标系。
☆局部坐标系的原点和坐标轴方向可与总体坐标系不同 ☆有4种坐标系，即直角坐标系、柱坐标系、球坐标系、 环坐标系。 ☆局部坐标系的编号必须≧11，且为整数号码。
点或单元结果旋转到一个特定坐标系中。 求解结果如节点位移、单元应力wenku.baidu.com应变等，以节点
坐标系或单元坐标系保存在文件中，在显示或列表时， 均按当前激活的结果坐标系。
缺省时结果坐标系与总体直角坐标系平行。
2.1 坐标系和工作平面
2.1.2 坐标系的定义与激活
缺省情况下总是激活总体直角坐标系，用户每定
义一个局部坐标系则该坐标系自动被激活。如果要激 活一个总体坐标系或以前定义的局部坐标系则要通过 菜单或命令。
1. 激活总体和局部坐标系 命令：CSYS,KCN
其中KCN表示坐标系号码，0-直角坐标系（缺省），1-柱坐标 系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴 为转轴），≥11-局部坐标系。
由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4 时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下 应用非常方便。
如建模软件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。
●混合建模：在几何建模并网分后，再增加其它单元或特征的方
法。该法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的单元，例如接触单元、 约束方程、耦合自由度等。
2.1 坐标系和工作平面
2.1.1 坐标系类型
6类坐标系：总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、 单元坐标系、显示坐标系与结果坐标系。 1. 总体坐标系
★在时程后处理（POST26）中，节点结果如节点位移、 节点荷载和支座反力等都是以节点坐标系方向表示。
★在通用后处理（POST1）中，节点结果数据均以结 果坐标系表示。
4.单元坐标系
每个单元都有自己的单元坐标系，用于定义单元材 料性质、面荷载和单元结果的方向。单元坐标系的缺省 方向遵循以下规则：
●线单元（杆、梁单元）的X轴通常从I节点指向J节点， Y和Z轴可由节点K或θ确定；当节点K省略且θ=0时，单 元的Y轴总是平行于总体坐标系的XY平面；当单元的X轴 平面于总体坐标系的Z轴时，单元的Y轴与总体坐标系的 Y轴相同。
第2章 几何建模技术与技巧
2.1 坐标系和工作平面 2.2 创建几何模型 2.3 几何模型的布尔运算 2.4 几何建模的其它常用命令 2.5 几何建模技巧 2.6 几何建模实例
ANSYS中的模型可分： ★几何模型(也称实体模型) ★有限元模型
ANSYS求解必须使用有限元模型。几何模型通过定义各种属性和网格划分 转成有限元模型，从而才能进行计算分析。
用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系 。
Y ZY
OX
X
Z
Y
Zθ
OR
X
Z
Y
Φθ
OR
X
Z
直角坐标系
柱坐标系
球坐标系
☆原点相同，右手系； ☆坐标系号: 0--直角坐标系，1--柱坐标系，2--球坐标系 ☆可使用任意坐标系，但某时刻只能激活一个。 ☆总体坐标系均用X、Y、Z表示，当激活的不是直角坐标系时，应理解为柱
总体坐标系和局部坐标系主要用于几何建模。
3.节点坐标系
★节点坐标系主要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，缺省的节点坐标系 的方向平行于总体直角坐标系，而与建立节点时所用的 坐标系无关。
★当施加不同于总体坐标系方向的约束或荷载时，需要 旋转节点坐标系到需要的方向，然后再施加约束或荷载。