在ANSYS結構分析中，有限元模型的每個節點都有一個叫做節點坐標系的固有屬性，并可以根據需要將節點坐標系轉換至需要的任意局部坐標方向。那么為什么相當多的Workbench結構分析用戶沒聽說過這個概念呢？

這可能是因為在Mechanical組件中進行前處理時經常采用基于幾何對象的直觀操作，幾乎不直接涉及到有限元模型。直到在比較新的ANSYS版本中，Mechanical組件中才新增了針對有限元模型的操作。

那么在什么情況下需要用到節點坐標系呢？來看下面的三個問題。

1、第一個問題如下圖所示，梁的右端節點需要施加135度方向的傾斜支座以及45度方向的力。

對于這個問題，可以通過Mechanical組件中的Nodal Orientation來實現。

首先定義一個相對總體坐標繞Z軸旋轉45度的局部坐標系，如上圖所示。然后把右端節點坐標系定位到局部坐標系。這樣，對于右端節點，45度和135度方向分別對應X和Y方向，然后施加Y方向節點位移和X方向節點力即可。

2、再來看第二個問題，在Mechanical組件中有一個Cylindrical約束，可以約束圓柱面的徑向、軸向以及切向的任意一個、兩個或三個方向，如下圖所示。

這個Cylindrical約束表面上是針對圓柱面的，但在實際上，ANSYS內自動定義了局部的柱坐標系，并且把圓柱面的節點都轉換到了圓柱坐標系方向。此外，施加于圓柱面的Frictionless Support也涉及到約束圓柱面任意一點的徑向，內部實際上也涉及到了節點坐標轉換的問題。

3、在Cylindrical Support的基礎之上，我們再來看第三個問題。

Cylindrical Support可以對圓柱面施加局部坐標方向的約束了，但如果需要施加非零位移，比如在圓柱面上施加一個徑向的位移，那么就無法直接引用Cylindrical Support，而需要用戶自行定義并轉換節點坐標系。

如下圖所示為一個圓筒，內、外直徑分別為0.8m和1.0m，軸向長度2.0m，外表面施加一個徑向的壓縮位移5mm，這如何來操作呢？

實現的方法如下：

• 第一步，建立一個與圓柱體同軸的局部的圓柱坐標系。
• 第二步，選擇外表面形成Named Selection。
• 第三步，添加新的Named Selection并選擇Worksheet方式，通過Convert方法將表面集合轉換為節點集合。
• 第四步，對外表面節點組成的Named Selection施加Nodal Orientation，轉換節點坐標至第一步定義的局部柱坐標系。

• 第五步，對外表面節點Named Selection施加Nodal Displacement，并在X方向上指定具體的位移約束即可。

當然，計算之前還需指定其他的約束，比如內表面施加徑向位移為0的圓柱面Cylindrical約束，再打開Weak Spring選項，即可計算。

計算完成后，查看Directional Deformation，其Details中選擇Coordinate System為局部柱坐標，并選擇X方向變形，得到圓筒徑向變形如下圖所示，圖中顯示了變形前的輪廓作為比較。

由變形云圖可以看出，整個圓柱筒為徑向的均勻壓縮而軸向均勻伸長的變形狀態，表明徑向位移得到了正確的施加。