ansys梁的單元坐標系
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys梁的單元坐標系的實例教程
ANSYS 坐標系在建模時的活用---柱坐標
采用柱坐標極其方便地實現了圓周狀分布的多個圓孔.
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概要
在OpticStudio的序列模式下，坐標間斷面（CB，Coordinate Break）用于根據當前系統定義新的坐標系。本文將介紹如何在OpticStudio中使用坐標返回功能。
坐標返回求解可以方便地自動恢復到所需表面的坐標系。
簡介
在OpticStudio的序列模式下，坐標間斷面（CB，Coordinate Break）用于根據當前系統定義新的坐標系。這些面主要用于執行定義在局部坐標系中的面的傾斜和偏心。坐標間斷為設計中表面/元件的定位和傾斜提供了極大的靈活性。
然而，當鏡頭數據編輯中存在許多復雜的嵌套傾斜/偏心時，返回至先前表面的坐標系可能會變得困難。OpticStudio的坐標間斷返回功能可以極大地簡化這個問題。本文將通過一個示例展示如何使用坐標返回功能。
坐標返回功能
坐標返回功能用于坐標間斷面，如圖，位于“表面屬性”對話框的“傾斜/偏心”選項卡下：
圖 1：“傾斜/偏心”選項卡。
坐標返回功能非常易于使用：先選擇“坐標返回”的坐標系的方式，再選擇“至表面”返回至期望表面的坐標系。
“無”為禁用坐標返回功能
其次還有三種恢復坐標系的方式可供選擇：
“僅方向”：僅確定關于X、Y和Z軸的傾斜，以將坐標系的方向恢復到前一個表面。不會調整表面頂點的位置偏移。
“XY方向”：確定關于X、Y和Z軸的傾斜以及在X和Y方向上的偏心，以恢復坐標系的方向。這將使頂點偏移的X和Y分量與所選表面相匹配，但不會對Z位置進行調整。
“XYZ方向”：這與“XY方向”相同，但考慮了Z偏移。Z偏心由坐標間斷面的厚度參數設定，因此當前表面的方向和位置都將與“至表面”所選的表面相同。
展開 <p class="ql-align-justify"> 本案例是基于tcl語言實現用戶自定義的單元，并獲取單元的中心點，并依據單元中心點及單元節點創建坐標系。具體實現過程見本案例的程序部分。</p><p class="ql-align-justify"> 詳情見收費的程序部分，凡購買本案例的朋友針對該案例有疑問，可私信，謝謝！</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><br></p>
展開 殼單元是一種結構單元，該結構一個方向的尺度(厚度)遠小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應力。例如,壓力容器結構的壁厚小于典型整體結構尺寸的1/10,一般就可以用殼單元進行模擬。
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。
展開 第三種方法， 點擊FCOMP，進入云圖顯示狀態Fringe，選擇相應應力/應變分量，然后在下方的Glob按鈕中選擇local，則對應云圖為單元坐標系下云圖。
體單元和厚殼單元、梁單元
殼單元的應力/應變可以在全局坐標系和局部坐標系之間轉換，那么其他單元呢？
默認情況下，D3PLOT和 ELOUT結果文件中，體單元和厚殼單元的應力和應變是用全局坐標系表示，梁單元應力和合力用單元坐標系表示。
如何在材料坐標系下表示應力/應變？
對于由正交各向異性材料構成的殼單元、體單元和厚殼單元，如果*DATABASE_EXTENT_BINARY關鍵字中的CMPFLG設置為1，那么單元的應力和應變是用材料坐標系表示。而通常材料坐標系在單個殼單元的積分點之間是不同，這是由于*SECTION_SHELL關鍵字中定義的beta角不同。
總結
那么，對于Ls-dyna中不同單元形式的應力表示方式總結如下：
1 殼單元坐標系
坐標系x為N1到N2的方向；局部坐標系z為殼單元法線方向；因此殼單元結果分析時保證局部坐標系保持一致是非常重要的，這樣有利于后處理結果的解讀；
2 不同單元的應力表示方法
（1）實體和厚殼的結果是基于整體坐標系；
（2）梁單元的應力和合力結果均基于單元局部坐標系；
（3）殼單元的應力/應變在D3PLOT結果中是基于整體坐標系，而在ELOUT中是基于單元坐標系；
在LS-Prepost進行D3PLOT后處理時，有三種設置方法，可以將殼單元的結果轉變為基于單元坐標系：（a）Toggle---Local axes；（b）在Fcomp底部設置為Local；（c）在History中設置E-axes為Local。
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概要
在OpticStudio的序列模式下，坐標間斷面（CB，Coordinate Break）用于根據當前系統定義新的坐標系。本文將介紹如何在OpticStudio中使用坐標返回功能。
坐標返回求解可以方便地自動恢復到所需表面的坐標系。
簡介
在OpticStudio的序列模式下，坐標間斷面（CB，Coordinate Break）用于根據當前系統定義新的坐標系
問題：
在有限元仿真中有時需要提取某些結構的扭轉角度。Ansys workbench的結果后處理中可以設定圓柱坐標系，然后按圓柱坐標讀取Y軸的變形結果，再進行扭轉角度的換算。
本文這里將該過程利用APDL命令進行處理，避免一下步驟重復操作。
? 每次要單獨記錄變形量，
? 還要測量關鍵節點到坐標系原點的距離，
? 將變形量和距離進行角度換算（弧度）
? 弧度角轉角度
最近突然遇到一個有意思的問題，一時不知道如何操作，想著Ansys 應該比較容易實現，但是用了很長時間才找到一種方案(lll￢ω￢)。不知道大家是如何操作的。
已知：X坐標系和Y坐標系，和A點 相對Y坐標系的位置。查看A點相對X坐標系的位置，A點可以不是幾何點或網格節點。
開篇點題，不說廢話，直接給出生成梁單元的手動操作方式和模塊化命令流。
手動操作
介紹一下標準化生產梁單元截面特性，便于后續的梁單元建模和仿真。
1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導入ACIS
3，定義單元，劃分網格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
<p class="ql-align-justify"> 本案例是基于tcl語言實現用戶自定義的單元，并獲取單元的中心點，并依據單元中心點及單元節點創建坐標系。具體實現過程見本案例的程序部分。</p><p class="ql-align-justify"> 詳情見收費的程序部分，凡購買本案例的朋友針對該案例有疑問，可私信，謝謝！</
在《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實體單元的結果，表明梁單元計算結果更容易接近理論計算值，且付出的計算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個F=100N的集中力，具體作用點是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁單元和殼單元分別計算該結構工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結算結果更可靠
針對一個懸臂梁的固有頻率求解，本節課對采用梁單元、實體單元和理論計算結果進行對比。
存在上圖尺寸的懸臂梁，分別采用三種方式計算該懸臂梁的第一階固有頻率。
1.理論計算
上式為計算懸臂梁的第一階固有頻率的計算公式，式中：
E：材料彈性模量-210000MPa
I：梁截面的慣性矩-2.6667mm^4
L：100mm
b:2mm
h:4mm
m:梁的質量-7.85e
圖1
上圖為兩個1mm厚鈑金通過折彎形成的C型梁，通過焊接拼接在一起，兩個C型梁的截面方向均為開口朝外，下面通過該實例詳述創建該梁單元的方法。
1.抽取梁截面
將CAD文件導入hypermesh后如圖1所示，然后按照圖2進入HyperBeam面板。
圖2
選擇solid section，切換到面選擇，選擇圖中梁的端面點擊create后成功提取梁的截面并自動切換到
前文已經通過《hypermesh-ansys聯合仿真-基本步驟1》系列詳細說明了hypermesh與ansys聯合仿真時的基本過程，下面通過一列文章按照單元類型分別介紹不同單元類型的建模方法以及使用這些單元時需要注意的問題，當忽略這些問題時往往會造成較大的誤差甚至錯誤。
梁單元簡介
當結構長度方向尺寸明顯大于截面尺寸時（常常設定為10:1），我們可以將結構簡化為一維的梁單元，相比于三維的實體單元可以在保證求解精度的情況下大大降低計算量
