Координатные системы Содержание Системы координат



Скачать 128.7 Kb.
Дата08.10.2012
Размер128.7 Kb.
ТипГлава
Глава 3.

Координатные системы

Содержание


3. Системы координат















3.1. Типы координатных систем

Программа ANSYS предусматривает использование различных типов координатных систем, каждая из которых предназначена для определенных целей.

  1. Глобальные и локальные системы координат используются для определения местоположения геометрических объектов (узлов, ключевых точек и т.д.) в пространстве.

  2. Система координат отображения информации определяют систему, в которой геометрические объекты отображаются в табличном или графическом виде.

  3. Узловая система координат определяет направления степеней свободы для каждого узла и ориентацию составляющих вектора результатов в узлах.

  4. Система координат элемента определяет ориентацию характеристик материала, зависящих от направления, и компонент вектора результатов для элемента.

  5. Система координат результатов используется для преобразования результатов в узлах или элементах в отдельную систему координат для распечатки листинга, графического вывода на экран или основных операций в постпроцессоре общего назначения (POST1).

3.2. Глобальные и локальные системы координат

Глобальная и локальная системы координат используются для размещения в пространстве объектов геометрической модели. По умолчанию, координаты задаваемых узлов или ключевых точек интерпретируются принадлежащими глобальной декартовой системе координат. Однако для некоторых моделей удобнее задавать координаты в другой системе. Программа ANSYS допускает задание геометрии в одной из трех предопределенных (глобальных) систем координат или в определяемых пользователем (локальных) системах координат.

3.2.1. Глобальные системы координат

Глобальная система координат может рассматриваться в качестве всеобщей, абсолютной системы. В программе ANSYS предусмотрено использование трех предопределенных глобальных систем (C.S.): декартовой, цилиндрической и сферической. Вся три системы правосторонние, имеют одно и то же начало и идентифицируются следующим образом: 0 - декартова, 1 - цилиндрическая и 2 - сферическая (см. рис. 3.1).



Декартовая (X, Y, Z) система координат (C.S.
0)


Цилиндрическая (R, , Z) система координат (C.S.1)

Сферическая (R, , ) система координат (C.S.2)

Рис. 3.1. Глобальные системы координат

3.2.2. Локальные системы координат

Во многих случаях у пользователя возникает необходимость установить собственную систему координат, начало которой не совпадает с началом глобальной системы координат или ориентация которой отличается от ориентации предопределенной глобальной системы. (Пример координатной системы, заданной поворотом осей, представлен на рис. 3.2.) Введенные пользователем системы координат известны как локальные и могут быть созданы перечисленными ниже способами.

  1. Задание локальной системы с использованием глобальной декартовой системы координат:

Команда: LOCAL

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At Specified Loc

  1. Задание локальной системы с использованием существующих узлов:

Команда: CS

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Nodes

  1. Задание локальной системы с использованием существующих точек:

Команда: CSKP

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Keypoints

  1. Задание локальной системы, начало которой определяется активной рабочей плоскостью:

Команда: CSWPLA

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At WP Origin

  1. Задание локальной системы с использованием активной системы координат командой CLOCAL (см. раздел “Активные координатные системы”). (Прямого доступа к этой команде из графического интерфейса нет.)

Когда локальная система координат определена, она становится активной. При создании локальной системы ей нужно присвоить идентифицирующий номер (который должен быть равен или больше 11). Локальные системы координат можно создавать (или удалять) в любой момент работы с программой ANSYS. Для удаления локальной системы используется один из следующих способов:

Команда: CSDELE

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Delete Local CS

Для просмотра статуса состояния всех глобальных и локальных систем координат используется один из следующих способов:

Команда: CSLIST

Маршрут: Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys

Локальная система координат может быть декартовой, цилиндрической или сферической. Следует заметить, что локальную цилиндрическую или сферическую системы координат можно задать в круговой или эллиптической конфигурации. Кроме того, может быть задана тороидальная локальная система координат (рис. 3.3).



Рис. 3.2. Эйлеровы углы поворота системы координат

(локальной, узловой или рабочей плоскости)



(а)

декартовая (X, Y, Z)

(b)

цилиндрическая (R,, Z)

(с)

сферическая (R, , )

(d)

тороидальная(R, , )

Рис. 3.3. Типы координатных систем

3.2.3. Активная координатная система

Систем координат может быть задано столько, сколько требуется, но активной в данный момент только может быть одна из них. Изначально активной, по умолчанию, является глобальная декартова система. Каждый раз при задании локальной системы координат вновь введенная система автоматически становится активной. Если нужно активизировать одну из глобальных систем координат или одну из предварительно заданных, используется один из следующих способов:

Команда: CSYS

Маршрут: Utility Menu>Change Active CS to> Global Cartesian

Global Cylindrical

Global Spherical

Specified Coord Sys

Working Plane

Активизировать систему координат можно в любой момент работы с программой ANSYS. Такая система координат останется активной до тех пор, пока не будет переопределена явным образом.

Замечание - Когда задается точка или узел, программа маркирует их координаты в виде X, Y и Z - независимо от того, какая система координат активна. Следует мысленно делать соответствующие преобразования в том случае, если активная система координат не является декартовой (R, , Z - для цилиндрической и R, , - для сферической или тороидальной).

3.2.4. Поверхности

Задание постоянного значения для единственной координаты подразумевает задание поверхности. Например, координата X=3 представляет Y-Z плоскость (или поверхность) X=3 в декартовой системе координат. К введенным поверхностям применимы различные операции, такие как выбор (команды xSEL) и перемещение объектов (MOVE, KMOVE и т.д.). Некоторые поверхности постоянного значения (C) показаны на рис. 3.4 и 3-5. Эти поверхности могут быть размещены в глобальной или локальной системе координат для осуществления любой желаемой ориентации поверхности. Следует заметить, что для поверхностей в эллиптической системе координат значение постоянной R=C откладывается вдоль оси X.



Рис. 3.4. Примеры поверхностей постоянных значений



Рис. 3.5. Примеры поверхностей постоянных значений

3.2.5. Замкнутые поверхности и точки разрыва

Открытые поверхности предполагаются бесконечными. Цилиндрические круговые поверхности при = 180 имеют особенности (рис. 3.6). Таким образом, при генерации узлов или точек с помощью команд заполнения [FILL], [KFILL] осевая линия, соответствующая 180, не пересекается. Операция заполнения, заданная от точки А до точки C, выполняется с участием точки B. Операция заполнения от А до D включает точку E. Операция заполнения от C до D пройдет с участием точек B, A и E.

Для заданной цилиндрической системы координат можно расположить точку разрыва при = 0 (или 360), чтобы операция заполнения от точки C до точки D не включала точек B, A или E. Для смещения точки разрыва используется один из следующих способов:

Команда: CSCIR

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Move Singularity



Рис. 3.6. Точки разрыва

Такие же точки разрыва имеют место в тороидальной системе координат при = 180 и в сферической системе при = 90, они могут быть перемещены вышеупомянутыми способами.

Следует заметить, что линии твердотельных моделей влиянию таких сингулярных точек не подвергаются. Кривая между двумя ключевыми точками пройдет по самому короткому пути, игнорируя точки разрыва. (Поэтому дуга, охватываемая кривой, не превышает 180.) Таким образом, если обратиться к рис. 3.6, кривые от точки B до точки D или от D до B пройдут через точку C.

3.3. Система координат отображения информации

Перечень выводимых по умолчанию узлов или ключевых точек всегда содержит их координаты в глобальной декартовой системе координат, даже если они были определены в другой системе. Систему координат отображения информации можно изменить одним из следующих способов:

Команда: DSYS

Маршрут: Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>

Global Cartesian

Global Cylindrical

Global Spherical

Specified Coord Sys

Изменение системы координат отображения также влияет на графический вывод. Если нужно избежать проявления нежелательных эффектов, следует переустановить систему координат отображения как C.S.0 (глобальная декартова) с помощью команд NPLOT, EPLOT и т.д. (На команды отрисовки графиков в виде линий [LPLOT], площадей [APLOT] и объемов [VPLOT] команда DSYS не влияет.)

3.4. Система узловых координат

Следует иметь в виду, что глобальная и локальная системы координат определяют положение геометрических объектов, а система узловых координат определяет направления степеней свобод каждого узла. Система координат узла по умолчанию параллельна глобальной декартовой системе (независимо от активной системы координат, в которой узел был задан). Имеется возможность повернуть систему координат узла в нужном направлении, используя один из следующих способов.

  1. Повернуть узловую систему координат до совмещения с активной системой координат. При этом ось узла Х становится параллельной оси X или R активной системы, ось узла Y - параллельной оси Y или активной системы, а ось узла Z - параллельной оси Z или активной системы.

Команда: NROTAТ

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>Rotate Node CS-

To Active CS

Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>-Rotate Node CS-

To Active CS

  1. Повернуть систему координат узла на известный угол. (Так как обычно точное значение угла поворота неизвестно, возможно, более удобным окажется использование команды NROTAT.) Углы поворота можно задать при создании узла командой N или указать углы поворота для существующих узлов, используя команду NMODIF.

Команда: N

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Create >Nodes> In Active CS

Команда: NMODIF

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>-

Rotate Node CS-By Angles

Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>-Rotate Node

CS-By Angles

  1. Повернуть систему координат узла с использованием направляющих косинусов.

Команда: NANG

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>-

Rotate Node CS-By Vectors

Main Menu > Preprocessor > Move/Modify>-Rotate Node CS-


By Vectors

Вывести перечень углов поворота узлов в глобальной декартовой системе можно следующим образом:

Команда: NLIST

Маршрута: Utility Menu>List Nodes

Utility Menu>List Picked Entities>Nodes



(a) Заданная по умолчанию ориентация параллельна глобальной декартовой системе (C.S.0)

(b) Система координат параллельна локальной цилиндрической системе [NROTAT] (C.S.11)

(c) Система координат параллельна глобальной цилиндрической системе [NROTAT] (C.S.1)

Рис. 3.7. Системы узловых координат

3.4.1. Интерпретация данных в системе узловых координат

Следующие входные данные интерпретируются в узловой системе координат:

ограничения степеней свободы,

силы,

ведущие степени свободы (мастер-степени),

связанные узлы,

условия-ограничения.

В узловой системе координат передаются в выходной файл и в постпроцессор POST26 следующие результаты:

вычисленные значения степеней свободы,

узловые нагрузки,

реакции.

В препроцессор POST1 результаты передаются с использованием координатной системы результатов [RSYS], а не узловой системы координат.

3.5. Система координат элемента

Каждый элемент имеет собственную систему координат - систему координат элемента, которая определяет направление ортотропии свойств материала, приложенные давления и результаты (такие как напряжения и деформации). Все системы координат элемента являются правосторонними ортогональными системами.

По умолчанию большинство координатных систем элемента определяются:

  1. Линейные элементы - ось Х направлена из узла I к узлу J.

  2. Оболочечные элементы - ось Х ориентирована подобным образом: (от узла I к узлу J), ось Z перпендикулярна поверхности оболочки (положительное направление определяется правилом правого винта при круговом движении в направлении узлов I, J, K) и ось Y перпендикулярна осям X и Z.

  3. Для двумерных и трехмерных твердотельных элементов система координат элемента параллельна глобальной декартовой системе координат.

Однако не для всех элементов эти правила справедливы; описание ориентации системы координат конкретного типа элемента см. в Руководстве ANSYS Elements Referance.

Многие типы элементов имеют ключевые опции (т.е. опции KEYOPT, которые вводятся во время задания элемента [ET] или командой KEYOPT), позволяющие изменить заданную по умолчанию ориентацию системы координат элемента. Можно изменить ориентацию координатной системы элементов площади и объема с использованием предварительно введенной локальной системой:

Команда: ESYS

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Attributes>Default Attribs

Main Menu>Preprocesson>Create>Elements>Elem Attributes

Main Menu>Preprocessor>Operate >Estrude / Sweep>Default

Attributes

Если задаются как опции KEYOPT, так и команда ESYS, то последняя имеет более высокий приоритет. Для некоторых элементов можно задать угол поворота относительно предшествующей ориентации, вводя угол как реальную константу. (Например, реальную константу THETA в описании элемента SHELL63.)

3.6. Координатная система результатов

Массивы результатов включают в себя перемещения (UX, UY, ROTX и т.д.), градиенты (TGX, TGY и т.д.), напряжения (SX, SY, SZ и т.д.), деформации (EPPLX, EPPLXY и т.д.) и т.д. Эти данные сохраняются в базе данных и в результирующем файле либо в системе координат узла (основные или узловые данные), либо в системе координат элемента (производные или элементные данные). Результаты, предназначенные для вывода на экран, для листингов или для сохранения в таблице данных элемента [ETABLE], как правило, приводятся к активной системе координат результатов (которой, по умолчанию, является глобальная декартова система координат модели).

Эту активную систему координат результатов можно изменить на другую систему (например, глобальную цилиндрическую или локальную систему координат) или на систему координат, используемую при получении решения (т.е., узловую и элементную систему координат). При этом выводимая на экран графика, листинг или производимые операции с результатами данных будут привязаны к этой координатной системе. Для изменения системы координат результатов используется один из следующих способов:

Команда: RSYS

Маршрут: Main Menu>General Postproc>Options for Output

Utility Menu>List>Results>Options

Подробности, касающиеся приведения результатов к различным координатным системам для постпроцессорной их обработки, см. в Главе 5 Руководства ANSYS Basic Analysis Procedures Guide.

Похожие:

Координатные системы Содержание Системы координат iconКоординатная плоскость
Образовательная: ввести понятия системы координат, координатной плоскости, координат точки, абсциссы и ординаты; отрабатывать умение...
Координатные системы Содержание Системы координат iconКоординатные оси и координатные системы 6 Глава g-инструкции
Методика программирования станков с чпу на наиболее полном полигоне вспомогательных g функций
Координатные системы Содержание Системы координат iconСистемы координат, конструктивные элементы и основные буквенные обозначения параметров Системы координат
Оху – инерциальная системе отсчёта, в которой рассматривается абсолютное движение судов
Координатные системы Содержание Системы координат iconЕ. П. Алексашин, Ю. С. Тимофеев, А. М. Ширенин. Построение селеноцентрической системы координат “Зонд – 8”
Луне некоторой опорной селенодезической системы координат, которая используется для построения теории поступательно-вращательного...
Координатные системы Содержание Системы координат iconСистемы координат на плоскости. Системы координат в пространстве
Еще одним способом наглядного представления функции двух переменных, широко используемым на практике, является ее представление в...
Координатные системы Содержание Системы координат icon9*. применение криволинейных координат в
Криволинейные ортогональные координаты. Коэффициенты Ламе. Дифференциальные операции в ортогональной системе координат. Цилиндрическая...
Координатные системы Содержание Системы координат icon12. 4 Пересчет систем координат
Изменение системы координат слоя может потребовать перепроецирования и/или трансформации
Координатные системы Содержание Системы координат iconСистемы координат, связанные с землей или инерциальным пространством системы отсчета
Ось направлена вверх по местной вертикали, направление осей и выбирается в соответствии с задачей
Координатные системы Содержание Системы координат iconАнализ динамики начала Земной системы координат
Земли относительно центра масс (ЦМ). Для того чтобы соблюсти условие совпадения начала земной системы координат с центром масс Земли,...
Координатные системы Содержание Системы координат iconРуководство пользователя стр. Содержание 1 Модуль «Настройки системы» 2
Модуль «Настройки системы» в составе по системы S. Builder предназначен для установки различных системных параметров
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org