局部坐標系建模的案例
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 
[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 ANSYS 坐標系在建模時的活用---柱坐標
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.
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。
Abaqus疑難雜癥——局部坐標系的那些事兒
其
含義
為：
創建節點集合ex，將這些節點的自由度轉換至柱坐標系下，為這些節點定義位移邊界條件，約束2方向（周向）上的位移。
其中TYPE=C表示局部坐標系的類型為柱坐標系，如果TYPE=R，則為局部直角坐標系，TYPE=S，則為球坐標系。
在大位移分析中，此局部坐標系的方向不會隨著材料的旋轉而旋轉。
02
單元局部坐標系（基于各向異性）
使用 *ORIENTATION 定義局部坐標系，用于定義材料特性、應力 / 應變分量輸出、耦合約束。
*ORIENTATION, NAME=<局部坐標系名稱>, SYSTEM=<局部坐標系類型>, DEFINITION =<局部坐標系定義的方式>
例如：
*ORIENTATION, NAME=aa, SYSTEM=ZRECTANGULAR,DEFINITION =NODES
11,12
2,75
*SHELL SECTION,ELSET=bbb,MATERIAL=mat1,ORIENTATION=aa
1.0,
其含義為：定義名稱為aa的局部坐標系，類型為ZRECTANGULAR（局部直角坐標系），由三個點確定局部坐標系的方位，其中兩個點是節點11和12，第三個點是默認的原點；附加的轉動的繞局部坐標系的2方向，附加轉角為75°；將自定義的局部坐標系定義在殼截面上，殼厚度為1.0.
實體單元默認的材料方向為全局直角坐標系，殼單元和膜單元默認的材料方向則是全局坐標系到殼或膜表面的投影。
展開 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 
ADAMS圓柱坐標系的使用和參數化建模設計。
解決問題：如果要在ADAMS中圓周方向上建立30個小球（圓周節圓直徑102.5mm，小球3mm）該怎么使用圓柱坐標系，在其他pore或者ug中可以直接陣列，在ADAMS中該如何操作？
合理使用網格的功能，這是原始的笛卡爾坐標系和網格顯示：
做以下操作：
1、將坐標系換成圓柱坐標系Polar
2、Maximum radius(80mm），這里顯示的80是網格顯示最大區域的半徑，在這里面操作夠用就行）
3、circle spacing（2mm),這個就是每根坐標線上的點間距，相隔2mm，一個象限一根上就有40個點
4、radial increments（30），這就是將圓周等分為30份，為30個小球做準備
下面我們就建立30個小球
點擊模型上的小球按鈕，輸入半徑3mm，點上鉤鉤，然后在藍色區域內右擊，會顯示坐標，三個坐標顯示圓周節圓直徑（這里51.25是自己輸入一下，因為有時建模比較精確，小數點很多位，將間隔太小就看不清楚了，如果數字方便，比如100，那我們設置的間隔2mm，可以直接右擊找到那個點放上去就行了）、角度（12，表示平分一周360度）、相對平面位置（在xy平面上）
類似的陣列功能，在笛卡爾坐標系中也是，將網格間距設置合適你想要的陣列距離，可以運用復制或者移動的功能，也很方便的
展開 HyperMesh復合材料建模——坐標系調整
首先定義材料坐標系，鋪層角度參考材料坐標系，OptiStruct結果輸出基于單元坐標系。調整單元法向、 單元坐標系和材料坐標系（單元坐標系與材料坐標系一致）。
1. 單元法向
調整復合材料單元法向，可以確定鋪層的厚度方向，單元偏置也是根據單元法向來進行。點擊工具欄的normal，進入單元法向調整界面，如下圖所示。首先查看單元法向是否一致，面板中comps選擇需要單元所在的components，再點擊display normals，可以根據顏色（單元法向指向紅色的一邊）看出單元法向是否一致。單元法向不一致的需要進行調整，面板中comps選擇需要調整單元所在的components，orientation選擇單元法向正確的單元，最后點擊adjust normals便完成單元法向的調整。
2. 鋪層角度
復合材料鋪層角度是基于參考坐標系定義的。鋪層角度示意圖如下圖所示。
3. 單元坐標系與材料坐標系
對于正交各向異性單元，材料坐標系默認平行于單元坐標系，如圖為單元坐標系與材料坐標系的關系。
各個單元的單元坐標系不相同，故材料坐標系也不相同，需調整正交各項異性單元的材料坐標系使其相同。調整前后的材料坐標系示意圖如下圖所示。
HyperMesh調整材料坐標系流程：點擊2D-composite，如下圖（a）；選擇material orientation如下圖（b），選取需要調整的elements，指定正確的坐標系后點擊project。調整完成后的結果如下圖（c）所示。
以上就是HyperMesh中關于復合材料坐標系調整的一些知識，后續持續更新復合材料建模教程
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
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。和Abaqus一樣的模型如下：
Patran中可以設置Bar Orientation，在Nastran中稱為v方向，同樣設置為0,0，-1：
按照Nastran幫助手冊，Patran設置的局部坐標系和Abaqus完全一致，Nastran由t和v首先確定一個局部坐標系Patran的y，z方向，此時
Patran.z= t×v
Patran.y=Patran.z×t
即下圖表示：
另一種說法是先定義Plane1（即局部xy平面）就是v和t所在平面，Plane2垂直與Plane1。
展開 ABAQUS與你我的約定
，那么它們將與局部坐標系中的相關坐標軸一致。
