abaqus局部坐標系的案例
Abaqus疑難雜癥——局部坐標系的那些事兒
本篇文章將詳細講解Abaqus/CAE中局部坐標系的一些故事，內容來源于本人平時學習軟件時的心得和官方在線手冊以及曹金鳳老師、石亦平博士編寫的《ABAQUS有限元分析常見問題解答》，分為基礎小白篇（面向初學者）和高手進階篇（面向中級Abaqus仿真師）。
01
基礎小白篇（界面“點點點”）
1.在Abaqus/CAE中建立部件，然后點擊Tools——Datum;
2.點擊CSYS——Three points(以最常用的三點建立坐標系為例)
3.直角坐標系：先指明原點，按Enter鍵確定，然后在圖中選中自定義的X軸點的坐標（或自己直接輸入X軸點的坐標）按Enter鍵確定，最后在圖中選中自定義的X軸點的坐標（或自己直接輸入X軸點的坐標）按Enter鍵確定。
4.柱坐標系以及球坐標系：先指明原點，按Enter鍵確定，然后在圖中選中徑向坐標軸R上的點（或者自己輸入徑向坐標軸R上的點），最后在圖中選中周向坐標軸Theta上的點（或者自己輸入周向坐標軸Theta上的點）。
展開 [軟件使用]abaqus殼單元局部坐標系，你學會了嗎？
在使用abaqus進行有限元分析的工作中，確定殼單元局部坐標系是一項重要的工作，其原因之一在于在abaqus中，殼單元的位移輸出基于整體坐標系，應力應變輸出基于局部坐標系，因此如果不能準確地確定殼單元的局部坐標系，在后處理查看計算結果時可能會無法準確理解計算結果。
通常情況下，殼單元的局部坐標系如下圖所示，其包含平面內的1，2軸和平面法線的n軸（3軸）。顯然，n軸由殼單元所在平面確定，但是其有兩種選擇，即由“殼內指向殼外”和由“殼外指向殼內”。
那么在abaqus中，殼單元的局部坐標系依據以下規則定義：
（1）對于一個3節點/4節點殼單元，按照右手定則，拇指指向即為n軸方向。
殼單元節點順序為1-2-4-3時的n軸方向。
（2）確定好n軸之后，接下來的1軸和2軸按照以下規則確定：
將整體坐標系的X軸投影到殼單元上，投影方向即為1軸。再按照右手定則，1-2-n軸形成右手坐標系，即右手拇指指向n軸時，其余4指的旋轉方向從1軸轉向2軸，具體圖解如下：右側為整體坐標系，左手為局部坐標系。
按照上述規則必然會存在一種特殊情況，即整體1軸與殼單元垂直，則此時整體1軸投影到殼單元上會是一個點，無法確定局部1軸方向，在這種情況下，abaqus采用整體3軸投影到殼單元上作為局部1軸方向。
以上就是殼單元局部坐標系的確定過程，下面以一個例子，來表明殼單元局部坐標系確定的具體作用。
以如圖所示外壓圓環為例：
計算完成后，后處理S11應力分布如下：
S22分布：
很明顯，應力云圖不符合常規理解。均勻外壓圓環的應力分布應當是相對均勻的，而不會出現在“某一格”的單元應力分布明顯不同于其他單元。
展開 ABAQUS中復合材料建模，在復雜的模型時，如何建立局部坐標系呢
ABAQUS中復合材料建模，在復雜的模型時，如何建立局部坐標系呢
Meta中創建局部坐標系
1、當在Meta中進行后處理用到局部坐標系的時候，可以直接在Meta中創建，而不需要返回到前處理中創建，創建后可以直接參與后處理進行結果轉化。
2、在Meta中需要通過對應的命令來定義局部坐標，創建方式有如下兩種：
方式一：從模型中選取節點來創建：
model create coord fixed {cyl / rect / sph} <id of new coord.sys.> pick
例如在命令窗口輸入如下命令，如圖-1所示，創建一個ID為30的直角坐標系，坐標系如圖-2所示；
Command: model: create: coord: fixed: rect: 30: pick
選取節點時，選取的第一個點為原點，第二個點為Z軸上一點，第三個點為XZ平面上一點。
方式二：通過輸入節點號或坐標來定義
model create coord fixed {cyl / rect / sph} <id of new coord.sys.> <Origin (type either
a node id or coordinates)> <Enter z point (type either a node id or coordinates)> <type xz point
(type either a node id or coordinates)>
例如在命令窗口輸入如下命令，如圖-3所示，創建一個ID為40的直角坐標系，坐標系如圖-4所示，原點節點號為38，Z方向節點號為78，XZ面上節點號為22。
Command: model: create: coord: fixed: rect: 40: 38: 78: 22
meta中創建局部坐標系.pdf
展開 
ANSA+NASTRAN自動創建局部坐標系 ￥20
在進行車身某些安裝點剛度分析時，其安裝面與全局坐標系方向不一致，我們經常需要手動創建局部坐標系，并進行單位力加載，此過程費時費力，本程序可以解決自動創建坐標系的過程，并將節點assign到該局部坐標系下，后續會增加程序，根據節點所在局部坐標系，將載荷自動加載至局部坐標系方向，并自動創建subcase，全程操作只需連續選擇多個安裝點rbe2主節點即可。
import ansa
from ansa import base
from ansa import constants
def main():
#提示選擇需要創建局部坐標系的RBE2主節點
ent = ('GRID',)
nodes_pick = base.PickEntities(constants.NASTRAN, ent)
展開 *DEFINE_BOX_LOCAL定義局部坐標系的Box
image_process=/format,webp/quality,q_40" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/209311698c054293907a54f5e2173de5.png">
</figure>
</div><p class="ql-align-center">注意：x向量、Vxy向量、y向量是同一個平面哈</p><p class="ql-align-center"><br></p><p>這個z軸，是通過 x向量 和 Vxy向量 這<strong><em>兩個向量</em> 叉乘</strong>得到的，注意，這里的Vxy向量與局部坐標系的y軸并非重合的，這點就很方便，相當于給了我們很大的靈活性（不必找到與x向量垂直的y向量即可），這個局部坐標系的 <em><u>y 軸</u></em> 是怎么得到的？ 它是從上步得出的局部坐標系的z軸，再將局部坐標系的z軸 和 局部坐標系的x軸 這兩個向量 叉乘得到的。</p><p><br></p><p><br></p><p>所以，看明白上邊的圖，這個局部坐標系的box就<strong> 一眼明了。
展開 hypermesh如何約束局部坐標系下的自由度
面板analysis --system創建好局部坐標系，然后把需要添加約束的節點assign當前坐標系。
坐標系的關聯方式有set reference和set displacement兩種，set reference是指定位置參考坐標系，節點坐標會轉變至參考坐標系下；set displacement是指定節點自由度坐標系，一般用于約束節點的自由度，節點坐標不變。
ANSYS workbench中如何建立局部坐標系。
ANSYS workbench中如何建立局部坐標系。
基于局部坐標系求解不規則形狀物體（各向異性）的傳熱 ￥5
本分析使用軟件Ansys Workbench19.0版本
選擇穩態熱分析模塊，并點擊Geometry導入模型
設置材料屬性
對物體的各部分進行命名，方便后面的設置一一對應
命名一些線條，方便后面設置局部坐標系
進行網格剖分
局部坐標系設置以及整體操作視頻和模型文件如下
質量管理 | 功能尺寸和局部坐標系在eMMA軟件輔助車身裝配中的應用
局部坐標系
設定“正確的測量基準”
01
為何需要局部坐標系？
在全局坐標系下，一個零件可能因夾具偏差或焊接變形發生整體位移或旋轉。這種“整體偏差”可能并不影響其與相鄰零件的裝配。如果在全局坐標系下評價，所有測點都會顯示超差，從而掩蓋了零件自身真正的制造誤差和關鍵的裝配問題。
局部坐標系的作用，就是建立一個與特定裝配功能相關的測量基準，過濾掉非關鍵的整體偏差，讓分析聚焦于零件本身的制造精度和更關鍵的局部裝配關系。
02
在eMMA中的實現方式
在eMMA Planner或Assembler模塊中，工程師可以基于實際裝配基準，輕松創建局部坐標系。最常用的方法是 “3-2-1”原則，即通過三個點確定主基準面（限制三個自由度），兩個點確定次基準軸（限制兩個自由度），一個點確定第三基準（限制最后一個自由度），從而完全限定零件的位置。
協同作戰
eMMA平臺上的實戰流程
功能尺寸與局部坐標系在eMMA系統中并非孤立存在，而是形成一個閉環的質量控制流程，其協同應用邏輯清晰，讓我們分解到具體應用階段：
01
規劃階段
工程師基于CAD模型，首先為零件定義其局部坐標系（通常基于RPS定位系統）。
隨后，在正確的局部坐標系下，創建各類功能尺寸（如間隙面差、對稱點等），并設定比單點尺寸更嚴格的功能公差。
02
分析階段：
測量數據上傳后，系統自動將實測數據與理論CAD模型在定義的局部坐標系下進行對齊。
在eMMA Assembler中，可將多個零件以其自身的局部坐標系為基準，進行“虛擬匹配”。系統在此虛擬裝配狀態下，計算它們之間的間隙面差功能尺寸，能在物理樣件制造前就精準預測裝配問題，極大節約成本與時間。
展開 在ABAQUS中基于圓柱坐標系設置關于坐標函數的表面力（keyword 曲面加載,圓柱坐標,面力）
例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點應力狀態為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標系，該應力狀態在圓柱坐標系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對曲面施加基于圓柱坐標系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標系施加等效于單向應力狀態的面力。
加載前先建立圓柱坐標系（注意R軸方向為0度位置，T軸方向為角度增大方向，示意圖見文后的加載圖）
具體設置方法為：Load>Create Load>Mechanical>surface traction
選中中間曲面后，先設置徑向力，按以下參數設置：
Distribution：應力分配，點擊后面的f(x)創建一個基于圓柱坐標系的表達式，Local system 要選擇圓柱坐標系，Th為角度變量。
Traction：選擇General，為一般力。
Vector：點擊選擇圖標后，依次選擇（0，0，0） （-1，0，0） ，坐標選擇建立的圓柱坐標系。
注：面力方向矢量是基于所選坐標系，（-1，0，0）就是沿圓柱坐標系下的R軸反向。
Magnitude：選擇應力大小為1。
然后在創建一個Load,設置切向力，如下圖所示，也是基于圓柱坐標系。
再創建一個Load，在整體坐標系下對兩側的平面施加Y方向的面力，大小為1，同時對后面的面施加全約束。
最后加載形式為下圖所示：
求解結果如下圖：
大部分位置應力在0.99~1.01之間，為單向應力狀態，加載方式正確。
本問題的關鍵是面力的方向問題，在選擇面力的方向矢量時，是基于所選坐標系。對于圓柱坐標系，切向力矢量為（0，-1，0）時，即力的方向只沿著theta的反方向。
展開 
hypermesh關聯abaqus-坐標系關聯邊界 ￥10
有時候使用hm去設置坐標系，都不太清楚邊界是否關聯上相應的坐標系，只有打開abaqus查看才發現有點bug，重新校核下。
現下看下abaqus默認的
*Nset, nset=_T-PART-1-1-WW, internal
_M18,
_M19,
_M20,
_M21,
_M22,
_M23,
_M24,
*Transform, nset=_T-PART-1-1-WW
0.650207662680776, -0.749978756954605, 0.121498393026525, -0.152359230545774, 0.027956435087132, 0.987929705295229
嗯，abaqus是單獨將對應的點作為一個Nset，然后調用*Transform關鍵字搞定的。
展開 ANSYS與Abaqus球坐標系下的結果讀取
ANSYS與Abaqus球坐標系下的結果讀取
1 概述
采用ANSYS和Abaqus軟件計算的結果通常默認的結果是在總體笛卡爾坐標系下產生的結果，這對于應力或者應變等分量的分析有時候不方便，比如對于一個圓筒體，比較關心其徑向應力和環向應力，而這個結果直接讀取使不可能的，需要一定的轉換。
這就是結果坐標系轉換。
在軟件里，應力分量表示為sx,xy,xz（ANSYS），s11,s22,s22（Abaqus），當其轉換到柱坐標或者球坐標時，對應的應力分量就發生變化，sx和s11均表示徑向應力。
2 ANSYS
建立一個球體模型，如圖1，加載求解，得到其總體坐標系下的sx應力分量。
圖1
在后處理器中，將結果坐標系轉換為球坐標系，采用的命令為：RSYS。查詢ANSYS幫助文檔，如圖2：
圖2 RSYS
0,1,2分別代表笛卡爾坐標系，柱坐標系，球坐標系。
輸入命令：RSYS，2
顯式結果sx為圖3，此時的sx應力分量為徑向應力。
圖3
3 Abaqus
建立模型加載求解，得到s11應力分量如圖4.
圖4
轉換結果坐標系，Visualization模塊下選擇 Tools--Create Coordinate Aystem，按指定方法建立局部坐標系，然后選擇Result-Option，選擇Transformation標簽，User-specified，就可以看到新建立的坐標系，選擇新建的坐標系即可完成坐標轉換。
如圖5，圖6
圖5
建立球坐標系的時候根據Abaqus窗口下方的提示進行操作。
圖6
最終轉換為徑向應力的顯式結果，如圖7
圖7
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
一般軟件都有幾種方式設置梁的截面方向，有幾種：
（1） 指定一個三維方向矢量v
（2） 指定一個三維節點
（3） 指定一個轉角，這個轉角為默認的梁的方向沿軸線旋轉
這三種方式后臺最終都是先求出一個截面方向，另外一個方向只要滿足右手定則即可，在Abaqus、Nastran、iSolver中我們都以第一種方式直接指定一個三維矢量v來說明截面方向。同時以下方的L型材來說明同一個型材在不同軟件中的截面方向（算例名稱為OneBeam.cae/Beam-OneMesh-L）。
2.2 Abaqus的梁截面方向
2.2.1 Abaqus梁截面屬性關聯時的局部坐標系方向
在Abaqus中，創建一根梁由節點1和2組成，同時，節點1、2分別是梁的第一和第二節點。此例子中x=0為節點1。
梁局部坐標系的x方向永遠都是1->2節點，abaqus中稱為t方向，如下方：
設置梁方向時，輸入n1的一個三維方向矢量，簡單起見，n1和t直接取垂直，取默認的0,0，-1：
Abaqus后臺得到
局部坐標系的z方向（即截面2的方向）Abaqus.2= t×n1
局部坐標系的y方向（即截面1的方向）Abaqus.1=Abaqus.2×t
最終t,S.1,S.2滿足右手定則，得到局部坐標系方向
三維顯示為：
2.2.2 Abaqus梁截面幾何尺寸的設置方向
很簡單，梁截面幾何尺寸的設置方向的1、2就是Abaqus的局部坐標系的y、z軸。
2.3 Nastran的梁截面方向
2.3.1 Nastran梁截面屬性關聯的局部坐標系方向
Nastran的局部坐標系的x方向和Abaqus完全一致，都是節點1->2方向t。
展開 Abaqus-部件的坐標系變換(平移或者旋轉) ￥3.99
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<p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/abaqus" style="text-decoration: none;"></a><a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/abaqus" style="text-decoration: none;"></a><a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/abaqus" style="text-decoration: none;"></a><a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/abaqus" style="text-decoration: none;"></a><a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/abaqus" class="jsk-anchor">Abaqus</a>的【部件】的坐標系（平移、旋轉或二者的組合）變換，圖1為平移的示例。
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