ANSYS坐標系總結

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直角坐標系

在平面內畫兩條互相垂直，并且有公共原點的數軸。其中橫軸為X軸，縱軸為Y軸。這樣就說在平面上建立了平面直角坐標系，簡稱直角坐標系。

坐標系的一種。在平面上取一定點o，稱為極點，由o出發的一條射線ox，稱為極軸。對于平面上任意一點p，用ρ表示線段op的長度，稱為點p的極徑或矢徑，從ox到op的角度θε［0，2π］，稱為點p的極角或輻角，有序數對(ρ，θ)稱為點p的極坐標。極點的極徑為零，極角不定。除極點外，點和它的極坐標成一一對應。平面極坐標系

柱坐標系中的三個坐標變量是 r、φ、z。與直角坐標系相同，柱坐標系中也有一個z變量。各變量的變化范圍是：0 ≤ r < +∞,柱面坐標系

　　0 ≤φ≤ 2π

　　-∞<z<+∞

　　其中

　　x=rcosφ

　　y=rsinφ

　　z=z

球坐標是一種三維坐標。 球坐標系（空間極坐標系）

　　設P（x，y，z）為空間內一點，則點P也可用這樣三個有次序的數r，φ，θ來確定，其中r為原點O與點P間的距離，θ為有向線段與z軸正向所夾的角，φ為從正z軸來看自x軸按逆時針方向轉到有向線段的角，這里M為點P在xOy面上的投影。這樣的三個數r，φ，θ叫做點P的球面坐標，

　　x=rsinθcosφ 

　　y=rsinθsinφ

　　z=rcosθ

ANSYS坐標系以及工作平面的具體說明http://zhishi.baidu.com/zhishi/184852.html

ANSYS中定義點(K)的坐標是在當前激活的坐標系(CSYS)中進行,包括由點生成線，與工作平面的位置以及全局坐標系無關。而體(V)是在工作平面內(WP)進行，不依賴于當前激活的坐標系以及全局坐標系。

▲ANSYS中定義局部坐標系是通過LOCAL命令：LOCAL, KCN, KCS, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2
其中，KCN為編號，從11開始，KCS為坐標系的類型，XC, YC, ZC值采用全局坐標系，為要定義的局部坐標系的原點位置，THXY, THYZ, THZX為局部坐標系相對全局坐標系沿著各個坐標軸旋轉的角度。輸入過程中未給出值的符號用0默認。LOCAL的目的主要是為了建模方便以及選取便利。
LOCAL,11,0 !定義局部坐標系11，笛卡爾類型，原點在全局坐標(0,0,0)
LOCAL,12,1 !定義局部坐標系12，圓柱類型，原點在全局坐標(0,0,0)
LOCAL,13,2,0,1,2 !定義局部坐標系12，球坐標類型，原點在全局坐標(0,1,2)
【注意】：執行LOCAL以后，CSYS會自動激活為該坐標系(This local system becomes the active coordinate system).僅此命令有這個功能，其他的均要附加CSYS才能改變當前的激活坐標系。

▲ANSYS中激活坐標系采用CSYS命令：CSYS, KCN
ANSYS啟動后CSYS默認為0(全局笛卡爾坐標)，直到有LOCAL或者CSYS命令才改變。這個命令影響到點(K)坐標的輸入類型。工作平面(WP)與全局坐標系重合。
CSYS,0 !激活全局笛卡爾坐標，原點在全局坐標的原點
CSYS,1 !激活全局圓柱坐標，原點在全局坐標的原點
CSYS,2 !激活全局球坐標，原點在全局坐標的原點
CSYS,4(WP) !激活工作平面，原點在工作平面的原點
CSYS,11 !激活先前定義的局部坐標11，原點在局部坐標的原點

▲ANSYS中定義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：所有點的坐標均是全局坐標。
XORIG, YORIG, ZORIG為要定義的工作平面原點O的位置，坐標類型為全局坐標系，與當前激活的坐標類型(CSYS)無關。XXAX, YXAX, ZXAX為確定局部坐標系的X軸的方向，坐標類型為全局坐標系，局部坐標系的X軸就沿著原點O與此點的連線方向。XPLAN, YPLAN, ZPLAN為確定局部坐標系的Y軸方向，類型為全局坐標系，原點O與此點的連線確定Y軸的方向，不要求與OX垂直，只要成一弧度就可以確定。
wplane,,1,0,0 !將工作平面原點平行移動到全局坐標點(1,0,0)，X和Y方向均與全局坐標系相同。
wplane,,1,0,0,1,1,0 !將工作平面原點平行移動到全局坐標點(1,0,0),X方向為由全局坐標(1,0,0)指向(1,1,0)，Y方向為保證Z方向與全局坐標系相同的方向。
wplane,,1,0,0,0.8,0.8,0,1.2,0.2,0 !將工作平面原點平行移動到全局坐標點(1,0,0),X方向為由全局坐標(1,0,0)指向(0.8,0.8,0)，Y的方向由全局坐標(1,0,0)指向(1.2,0.2,0)的方向確定。Z方向不一定與全局坐標系相同。
2)WPAVE, X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, X3, Y3, Z3
將工作平面的坐標原點O移動到由上述三點所確定的平面的中心(坐標的算術平均)
注：所有坐標均是針對當前激活的坐標系類型而言。
wpave,0.5,0,0 !將工作平面的坐標原點移動到當前激活坐標系類型(假定為笛卡爾類型,CSYS,0)下的點(0.5,0,0)處
wpave,0.5,0,0,0.5,90,0 !將工作平面的坐標原點移動到當前激活坐標系類型(假定為笛卡爾類型,CSYS,1)下的點(0.5,0,0)與點(0.5,90,0)的連線(為該坐標系下的連線，不為直線，為圓弧形)中點處。
wpave,0.5,0,0,0.5,90,0,0.7,45,0 !將工作平面的坐標原點移動到當前激活坐標系類型(假定為笛卡爾類型,CSYS,1)下的點(0.5,0,0)、點(0.5,90,0)與點(0.7,45,0)的平面的幾何中心處(形心)。

問題1：
在圓柱的周圍沿徑向加一圈位移載荷，如何利用柱坐標加載。
解決方法：
CSYS,1 !轉化當前坐標為柱坐標
NSEL,... !選取所要加載或約束節點
NROTAT,ALL !轉化節點坐標與當前平行（關鍵指令）
然后加載即可，
注：
1、NROTAT：將節點坐標系旋轉到激活坐標系的方向。即節點坐標系的X軸轉成平行于激活坐標系的X軸或R軸，節點坐 標系的Y軸旋轉到平行于激活坐標系的Y或θ軸。節點坐標系的Z軸轉成平行于激活坐標系的Z或Φ軸。
2、我的理解：如果沒有NROTAT那條指令加載失敗的原因是，載荷的施加都是施加在節點坐標系的，雖然CSYS,1指定 了當前坐標系為柱坐標系，但單元坐標系仍然沒有改變（平行于總體卡式坐標系），NROTAT的作用就是將單元的節點 坐標系方向指定為當前坐標系方向。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4ccc6da00100a0au.html

工作平面（Working Plane） 
工作平面是創建幾何模型的參考(X,Y)平面，在前處理器中用來建模(幾何和網格) 
 
總體坐標系 
在每開始進行一個新的ANSYS分析時，已經有三個坐標系預先定義了。它們位于模型的總體原點。三種類型為: 
CS,0: 總體笛卡爾坐標系 
CS,1: 總體柱坐標系 
CS,2: 總體球坐標系 
數據庫中節點坐標總是以總體笛卡爾坐標系，無論節點是在什么坐標系中創建的。 
 
局部坐標系 
局部坐標系是用戶定義的坐標系。局部坐標系可以通過菜單路徑Workplane>Local CS>Create LC來創建。 
激活的坐標系是分析中特定時間的參考系。缺省為總體笛卡爾坐標系。當創建了一個新的坐標系時，新坐標系變為激活坐標系。這表明后面的激活坐標系的命令。菜單中激活坐標系的路徑 Workplane>Change active CS to>。 
 
節點坐標系 
每一個節點都有一個附著的坐標系。節點坐標系缺省總是笛卡爾坐標系并與總體笛卡爾坐標系平行。節點力和節點邊界條件（約束）指的是節點坐標系的方向。時間歷程后處理器 /POST26 中的結果數據是在節點坐標系下表達的。而通用后處理器/POST1中的結果是按結果坐標系進行表達的。 
 
例如: 模型中任意位置的一個圓，要施加徑向約束。首先需要在圓的中心創建一個柱坐標系并分配一個坐標系號碼(例如CS,11)。這個局部坐標系現在成為激活的坐標系。然后選擇圓上的所有節點。通過使用 "rep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS", 選擇節點的節點坐標系的朝向將沿著激活坐標系的方向。未選擇節點保持不變。節點坐標系的顯示通過菜單路徑Pltctrls>Symbols>Nodal CS。這些節點坐標系的X方向現在沿徑向。約束這些選擇節點的X方向，就是施加的徑向約束。 
 
注意：節點坐標系總是笛卡爾坐標系?？梢詫⒐濣c坐標系旋轉到一個局部柱坐標下。這種情況下，節點坐標系的X方向指向徑向，Y方向是周向（theta)。可是當施加theta方向非零位移時，ANSYS總是定義它為一個笛卡爾Y位移而不是一個轉動（Y位移不是theta位移）。 
 
單元坐標系 
單元坐標系確定材料屬性的方向（例如，復合材料的鋪層方向）。對后處理也是很有用的，諸如提取梁和殼單元的膜力。單元坐標系的朝向在單元類型的描述中可以找到。 
 
結果坐標系 
/Post1通用后處理器中 (位移, 應力，支座反力）在結果坐標系中報告，缺省平行于總體笛卡爾坐標系。這意味著缺省情況位移，應力和支座反力按照總體笛卡爾在坐標系表達。無論節點和單元坐標系如何設定。要恢復徑向和環向應力，結果坐標系必須旋轉到適當的坐標系下。這可以通過菜單路徑Post1>Options for output實現。 /POST26時間歷程后處理器中的結果總是以節點坐標系表達。 
 
顯示坐標系 
顯示坐標系對列表圓柱和球節點坐標非常有用(例如, 徑向，周向坐標)。建議不要激活這個坐標系進行顯示。屏幕上的坐標系是笛卡爾坐標系。顯示坐標系為柱坐標系，圓弧將顯示為直線。這可能引起混亂。因此在以非笛卡爾坐標系列表節點坐標之后將顯示坐標系恢復到總體笛卡爾坐標系

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