1. Лекция №6 Системы
координат
Структура лекции:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Типы систем координат
Глобальные и локальные системы координат
Глобальные системы координат
Локальные системы координат
Активная система координат
Путь поиска макрофайлов
Поверхности постоянного значения
Замкнутые поверхности и сингулярность
поверхности
Система координат для просмотра
Узловые системы координат
Данные, воспринимаемые узловой системой
координат
Элементные системы координат
Системы координат результатов
2. Типы систем координат
Программа ANSYS имеет несколько типов систем
координат, используемых для разных целей:
– глобальные и локальные системы координат,
использующиеся для указания места расположения
объектов (узлов, точек и т. п.) в пространстве;
– дисплейные системы координат, использующиеся
для просмотра объектов;
– узловые системы координат, использующиеся для
определения направлений степеней свободы в узлах
и направления узловых расчетных результатов;
– элементные системы координат, использующиеся
для определения направления свойств материалов и
направления элементных расчетных результатов;
– системы координат результатов, использующиеся
для преобразования узловых и элементных
результатов к виду, требующемуся для просмотра в
текстовом и графическом вариантах, а также для
иных операций в препроцессоре POST1.
3. Глобальные и локальные
системы координат
Глобальные и локальные системы координат
используются для определения положения
геометрических объектов. По умолчанию
координаты узла или точки считаются
определенными в глобальной декартовой
системе координат. Для ряда моделей
удобнее определять координаты в системе
координат, отличающейся от глобальной
декартовой. Программа ANSYS позволяет
использование любой из трех
предварительно определенных систем
координат и любого числа систем координат,
созданных пользователем (локальных).
5. Локальные системы
координат
Во многих случаях
может оказаться
необходимым
создание
пользовательских
систем координат,
которые отличаются
глобальных систем
координат точкой
начала или
направлением осей.
6. Активная система
координат
Пользователь может определить
неограниченное число систем координат, но
действующей будет только одна из них.
Выбор активной системы координат
проводится описанным ниже образом.
Первоначально, по умолчанию, активной
является глобальная декартова система
координат. Каждый раз при определении
локальной системы активной становится
последняя созданная система. Для
активизации одной из глобальных или
локальных систем координат используется
описанная ниже команда.
7. Замкнутые поверхности и
сингулярность
поверхности
Открытые поверхности по
определению являются
бесконечными. Круговые
цилиндрические поверхности имеют
особенности при θ = ± 180О, как
показано на рисунке 5, для
дополнения создания
последовательности узлов (команда
FILL) или элементов (команда
KFILL), не превышающих дугу в
180О. Операция создания
последовательности от точки A до
точки C будет проходить через точку
B. Операция создания
последовательности от точки A до
точки D будет проходить через точку
E. Операция создания
последовательности от точки C до
точки D будет проходить через
точки B, A и E.
8. Система координат для
просмотра
По умолчанию, при просмотре узлов или точек
всегда показываются их координаты в глобальной
декартовой системе координат, даже если они
были созданы в других системах координат.
Изменение системы координат для просмотра
производится следующей командой.
Команда изменения системы координат для
просмотра DSYS.
Вызов из выпадающего меню: Utility Menu →
WorkPlane → Change Display CS to → Global
Cartesian (переход в другие системы координат
просмотра осуществляется по аналогии).
9. Узловые системы
координат
В то время как глобальные и локальные системы
координат способствуют созданию геометрических
объектов, узловая система координат ориентирует
направления степеней свобод в каждом узле.
Каждый узел имеет свою собственную узловую
систему координат, которая, по умолчанию,
параллельна декартовой глобальной системе
(независимо от активной системы координат, в
которой узел был создан). Возможное вращение
узловой системы координат в любом узле в
требуемом направлении производится описанными
ниже методами.
Вращение узловой системы координат в активную
систему координат. В результате оси абсцисс (X),
ординат (Y) и аппликат (Z) узловой системы
координат становятся параллельными
соответствующим осям активной системы
координат.
10. Данные, воспринимаемые
узловой системой
координат
Входные данные, которые могут быть представлены в
формате узловой системой координат, включают в
себя следующее:
– закрепления и перемещения (степени свобод);
– усилия;
– управляющие степени свобод;
– связные узлы;
– уравнения связей узлов.
В выходном файле имеются и в постпроцессоре
POST26 просматриваются следующие данные,
хранящиеся в формате узловой системой координат:
– перемещения (степени свобод);
– узловые нагрузки;
– реакции опор.
11. Элементные системы
координат
Заданные по умолчанию направления для
большинства элементных систем координат
соответствуют следующим условиям:
– система координат элементов, создаваемых на
линии, имеют ось X, направленную от узла I к узлу J;
– система координат элементов оболочки обычно
имеет ось X, направленную от узла I к узлу J, ось Z,
направленную по нормали к поверхности оболочки
(положительное направление нормали определяется
по правилу правой руки при обходе узлов от I через J
к K) и ось Y, перпендикулярную к осям X и Z;
– для двухмерных (соответствующих плоскому
напряженному и деформированному, а также
осесимметричному НДС) и трехмерных конечных
элементов элементная система координат обычно
параллельна глобальной декартовой системе.
12. Системы координат
результатов
Выходные данные (результаты), вычисляемые в
ходе решения, состоят из перемещений (UX, UY,
ROTX и т. д.), градиентов (TGX, TGY и т. д.),
напряжений (SX, SY, SZ и т. д.), деформаций
(EPPLX, EPPLXY и т. д.) и тому подобного. Эти
данные хранятся в базе данных и в файле
результатов в узловой системе координат
(первичные, или узловые, результаты) и в
элементной системе координат (производные,
или элементные, результаты). При
представлении результатов они переводятся в
активную систему координат результатов
(которая является по умолчанию глобальной
декартовой системой) для изображения,
просмотра в текстовом виде и сохранения в
элементных таблицах (команда ETABLE).
13. Пример с форматом
применяемых команд
CLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX, PAR1,
PAR2 – Определение локальной системы координат на основе
активной системы координат.
Описание аргументов:
– KCN – ссылочный номер, присвоенный системе координат–
KCS – Тип координатной системы:
–– 0 или CART – декартова;
–– 1 или CYLIN – цилиндрическая (круговая или
эллиптическая);
–– 2 или SPHE – сферическая (или эллипсоидальная);
–– 3 или TORO – торовая;
– XL, YL, ZL – координаты (в активной системе координат)
точки начала новой системы координат;
– THXY – первый угол поворота вокруг локальной оси Z;
– THYZ – второй угол поворота вокруг локальной оси;
– THZX – третий угол поворота вокруг локальной оси;
– PAR1, PAR2 – параметры для эллиптических и торовых
систем координат
14. Контрольные вопросы
Какие типы систем координат вам
известны?
В чем отличие глобальных систем
координат от локальных?
Что такое поверхности постоянного
значения?
Что такое замкнутые поверхности и
сингулярность поверхности?
Дайте определение узловой системе
координат.
Дайте определение элементной системе
координат.
Как установить систему координат
результатов?
