ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系

ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系
基本概念：
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 active CS to>。
节点坐标系
每一个节点都有一个附着的坐标系。节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与
总体笛卡尔坐标系平行。节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方
向。时间历程后处理器 /POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。而通
用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。
例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创
建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为
激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 "Prep7>Move/Modify>Rotate
Nodal CS to active CS", 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方
向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径
Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选
择节点的X方向，就是施加的径向约束。
注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱
坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。
可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而
不是一个转动（Y位移不是theta位移）。
单元坐标系
单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理
也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描
述中可以找到。
结果坐标系
/Post1通用后处理器中 (位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺
省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体
笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，
结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for
output实现。 /POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。
显示坐标系
显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建
议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系
为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列
表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

区别联系：
ANSYS中定义关键点(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)、面（如：CYL4,0,0,Ru !画圆面注释：XTY添加）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。（也就是说：当工
作平面变化后，不管是通过关键点定义新的工作平面（wplane），还是平移（wpave）
生成新的工作平面，在不用改变当前活动坐标系的前提下（GUI:Utility
Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane，命令流：CSYS,4(WP) !
激活工作平面，原点在工作平面的原点），你要创建面、体都是在你新建的工作
平面下 进行的，不过关键点点(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，以及在选择对象时候
要输入的坐标、范围都是在前激活的坐标系 (CSYS)中进行的，如：
LSEL,U,LOC,Y,-dj/2,0 !选择不删除的线(lower)，～～～～～(XTY:“U”表示
反向选择)～～～～～～～）
▲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)。
工作平面是由原点、二维坐标系、捕捉增量和显示栅格组成的无限平面。在
同一时刻只能定义一个工组平面，在定义新工作平面的同时将删除旧的工作平
面。工作平面与坐标系是独立的，例如工作平面和激活的坐标系可以有不同的原
点和旋转方向。进入ANSYS后，系统会产生一个默认的工作平面，即总体笛卡
儿的X-Y平面，它的X、Y轴分别取为总体笛卡儿坐标系的X和Y轴。工作平
面的默认位置与总体坐标原点重合。自上而下建立模型是在当前激活的坐标系内
定义的。