3坐标系和工作平面
ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系
ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系基本概念：工作平面（Working Plane）工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)总体坐标系在每开始进行一个新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。
它们位于模型的总体原点。
三种类型为:CS,0: 总体笛卡尔坐标系CS,1: 总体柱坐标系CS,2: 总体球坐标系数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。
局部坐标系局部坐标系是用户定义的坐标系。
局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。
激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。
缺省为总体笛卡尔坐标系。
当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。
这表明后面的激活坐标系的命令。
菜单中激活坐标系的路径Workplane>Change active CS to>。
节点坐标系每一个节点都有一个附着的坐标系。
节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与总体笛卡尔坐标系平行。
节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方向。
时间历程后处理器/POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。
而通用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。
例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。
首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。
这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。
然后选择圆上的所有节点。
通过使用"Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS", 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。
未选择节点保持不变。
节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。
这些节点坐标系的X方向现在沿径向。
约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。
ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系
ANSYS坐标系以及工作平面的区别联系基本概念：工作平面（Working Plane）工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)总体坐标系在每开始进行一个新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。
它们位于模型的总体原点。
三种类型为:CS,0: 总体笛卡尔坐标系CS,1: 总体柱坐标系CS,2: 总体球坐标系数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。
局部坐标系局部坐标系是用户定义的坐标系。
局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。
激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。
缺省为总体笛卡尔坐标系。
当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。
这表明后面的激活坐标系的命令。
菜单中激活坐标系的路径Workplane>Change active CS to>。
节点坐标系每一个节点都有一个附着的坐标系。
节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与总体笛卡尔坐标系平行。
节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方向。
时间历程后处理器/POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。
而通用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。
例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。
首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。
这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。
然后选择圆上的所有节点。
通过使用"Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS", 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。
未选择节点保持不变。
节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。
这些节点坐标系的X方向现在沿径向。
约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。
三坐标测量基础知识知识讲解
0.0001
0.0002
0.0002
0.0003
0.0019
0.0038
0.0057
0.0076
0.0077
0.0154
0.0231
0.0309
0.0176
0.0353
0.0529
0.0709
0.0321
0.0642
0.0963
0.1284
6.00
0.0005 0.0115 0.0463 0.1058 0.1925
Z
10
Y
5 10
5
X
0 | | | | 5 | | | |10
校正坐标系
校正坐标系是建立零件坐标系的过程。通过数学 计算将机器坐标系和零件坐标系联系起来。
1、零件找正
找正元素控制了工作平面的方向。
2、旋转轴
旋转元素需垂直于已找正的元素，这控制着轴线相对 于工作平面的旋转定位。
3、原点
定义坐标系X、Y、Z零点的元素。
2维/3维: 3维
输出 X = 5 Y = 5 Z = 5
Y
5
基本几何元素
直线 Z
最小点数: 2
位置:
重心
矢量: 第一点到最后一点 5 2
1
Y
形状误差: 直线度
2维/3维: 2维/3维
5
输出 X = 2.5 I = -1 Y=0 J=0 Z=5 K=0
X
5
基本几何元素
圆
最小点数: 3
位置:
中心
矢量*: 相应的截平面矢量
Y = 2.50 J = 0.000
Z = 3.33 K = 0.707
3
X
5
基本几何元素
第3章坐标系与工作平面
9
3.1 ANSYS坐标系
• 1.局部坐标系的创建方法如下。 • GUI：选择【Utility Menu】/【WorkPlane】/【Local Coordinate Systems】（局部坐标系）/【Create Local CS】(创建局部坐标系)，系统会弹出局部坐标系子菜单， 如图所示。
•【At WP Origin】： 以当前定义的工作 平面的原点为中心定义局部坐标系。 •【By 3 Keypoints +】：利用已定义的 三个关键点定义局部坐标系。 •【By 3 Nodes +】：利用已定义的三个 节点定义局部坐标系。 •【At Specified Loc +】：在指定位置定 义局部坐标系。
11
3.1 ANSYS坐标系
• • 3. 激活局部坐标系 所有总体坐标系和局部坐标系都可以作为当前坐标系使用 ，但只能有一个当前激活坐标系。
每次定义完一个局部坐标系之后，它自动被激活成当前坐标系 。 按下述方法更改：GUI：【Utility Menu】/【WorkPlane】/【 Change Active CS】（转换当前坐标系）/【Specified Cood Sys】（指定坐标系），弹出【Change Active CS to Specified CS】对话框
7
3.1 ANSYS坐标系
• 3.1.3局部坐标系及其操作
由于很多分析中的有限元模型非常复杂，仅使用总体坐标系是 不够的，这时用户必须自定义坐标系，即局部坐标系。局部坐 标系子菜单如图所示。
•局部坐标系有【Create Local CS】（创建局部坐 标系）、【Delete Local CS】（删除局部坐标系） 和【Move Singularity】 （移动奇异点）等操作。
ANSYS APDL命令流详解-3坐标系和工作平面
3.节点坐标系的旋转与修改
⑴ 将某些节点的坐标系旋转到与当前激活坐标系（简 称“当前坐标系”）方向一致 命令：NROTAT, NODE1, NODE2, NINC
其中NODE1、NODE2、NINC ---要旋转节点的起始号、末编号 （缺省为NODE1）及递增值（缺省值为1）。如NODE1=ALL则 其后参数将被忽略，NODE1也可为元件名。
⑸ 根据激活的坐标系定义局部坐标系 命令：CLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX, PAR1,
PAR2
⑹ 删除局部坐标系 命令：CSDELE, KCN1, KCN2, KCINC 其中：
KCN1---为要删除的局部坐标系的起始编号，如果KCN1=ALL，则其后参 数将忽略。
例如：NMODIF,8,,,,15--- 修改节点8的节点坐标系方向，使之绕Z轴旋转 15°。
⑶在创建节点时直接定义其坐标系的旋转角度 命令：N, NODE, X, Y, Z, THXY, THYZ, THZX
例如：N,4,1,2,4,10,15,30---表示新建4号节点在当前坐标系中的坐标为 1,2,4，其节点坐标系绕Z,X,Y轴的角度分为10°、 15°和 30°。
KCN2---为要删除的局部坐标系的最终编号。 KCINC---为编号的递增数值，缺省为1。
例如：CSDELE,ALL---则删除了所有的局部坐标系。 CSDELE,11,15,2---则删除了11、13、15号局部坐标系。
⑺ 查看激活坐标系和局部坐标系 命令：CSLIST, KCN1, KCN2, KCINC 例如：CSLIST,ALL---则列表显示所有坐标系，并列出相关信息。
4. 单元坐标系的定义与修改
三坐标工作平面的理解
三坐标工作平面的理解
三坐标工作平面是一种用于测量、分析和设计的软件工具,通常用于将待测物体或设计对象放置在一个坐标系中,并利用一组坐标点或坐标轴来确定其表面或内部特征。
三坐标工作平面通常包括一个主点坐标系和一个参考坐标系,主点坐标系通常用于确定物体的位置和形状,而参考坐标系用于确定物体相对于主点坐标系的位置和方向。
在三坐标工作平面中,通过对物体进行三维建模,可以获得物体的精确尺寸和表面属性,如表面纹理、形状、尺寸、对称性等。
这些测量和建模结果可以用于许多领域,如建筑、机械、电子、生物、医学等,以进行精确的设计和分析。
三坐标工作平面的使用需要一定的技术和专业知识,包括数学、几何学、测量学等。
因此,在使用三坐标工作平面时,需要谨慎选择软件和算法,并确保对物体进行准确的建模和测量。
随着计算机技术和数字化技术的发展,三坐标工作平面已经成为测量、分析和设计领域不可或缺的工具之一。
未来,随着人工智能和机器学习技术的发展,三坐标工作平面将可能实现更多的自动化和智能化功能。
ANSYS 工作平面与坐标系
可以是笛卡尔、柱或球坐标系 可以沿X, Y, Z 轴旋转
Y
Y11 X11
9
X
工作平面与坐标系
坐标系
工作平面坐标系 有工作平面相连 主要用于实体模型体素的定位和取向 可以利用工作平面通过拾取定义关键点
10
工作平面与坐标系
坐标系
可以定义任意数目的 坐标系，但任何时候 只能有一个是激活的 当坐标系是激活的时 候，当定义几种几何 体素时受到坐标系的 影响：
关键点及节点的位置 线的曲率 面的曲率 生成和填充关键点和 节点
11
6
工作平面与坐标系
坐标系
激活的坐标系 缺省为总体笛卡尔坐标 系 利用 CSYS 命令(或 Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to) 将其改 变为
总体笛卡尔坐标系 [csys,0]
7
工作平面与坐标系
坐标系
总体坐标系 模型的总体参考系 可以是笛卡尔(系号0), 柱(1), 或球(2)
例如总体笛卡尔坐标系下的位置(0,10,0)等同 于总体柱坐标系下的位置 (10,90,0)
8
工作平面与坐标系
坐标系
局部坐标系 在任意位置的用户定义的坐标系， 标识号码为11或更大。位置可以 是:
工作平面的原点[CSWP] Y X 在指定的坐标处[LOCAL] 已有的关键点处[CSKP] 或节点[CS]
已有的关键点。拾取多个 关键点移动工作平面到它 们的平均位置。 已有的节点 坐标位置 总体坐标原点 活动坐标系的原点
h > 重新定位工作平面
例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三 个关键点－一个是原点，一 个定义X轴另一个定义X-Y 平面 将工作平面恢复到其缺省位 置（在总体X－Y平面的原 点）, 点击 Align WP with > Global Cartesian.
海克斯康三坐标基础课程
7、3-2-1法建立坐标系
1、为什么要建立零件坐标系PCS：
Z
2、建立零件坐标系的原则：
Y
X
一般有三种方式：（1）平面、直线、点 （2）平面、平面、平面 （3）平面、圆、圆
3、建立坐标系有三步： 1、找正，确定第一轴向 2、旋转到轴线，确定第二轴向 3、平移，确定三个轴向的零点。
27
7、3-2-1法建立坐标系
3
2.操纵盒使用
P25
ENABLE ： 用 手 操 杆 测 量 时 ， 需同时按住此键，操纵杆有效， 测量机才能移动。
SLOW：灯亮时慢速触测状态， 灯灭时快速运动状态。触测零件 时应保持慢速触测状态
PRINT：编程时加MOVE 点按键。
运行速度调整
JOGMODE：操纵杆工作模式 A：PROBE：此按键灯亮，测量机按测头方向移动。 B：PART：此键灯亮，测量机按工件坐标系移动。 C： MACH：此键灯亮，测量机按机器坐标系移动。
DEL PNT ： 删 除 DONE 之前的测点
紧急停止，保护
MACH START：测量机驱动加电按键。 灯亮时测量机才能运动。出现任何保护时， 灯灭。
7
2.操纵盒使用重点
SLOW：手动触测 零件时应保持慢速 触测状态，灯亮。 自动运行不起作用
进行其他操作时， 养成将运行速度调 慢的习惯
PROBE ENABLE 需要正常测点时， 灯亮
X、Y、Z：X、Y、Z 轴指示灯，灯灭，轴锁定。
PROBE ENABLE(1)当此按键灯灭时，测头保护的 功能有效，但不记录测需要正常测点时，将灯按亮点 需要正常测点时，灯亮(2)测头平衡，模拟测头
RUN/HODE ： 灯 灭 时 ， 程 序 暂 停（HOLD 状态）；灯亮，程序 继续运行（RUN 状态）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.节点坐标系 ★节点坐标系主要用于定义节点自由度的方向。 ★每个节点都有自己的节点坐标系，缺省的节点坐标系 的方向平行于总体直角坐标系，而与建立节点时所用的 坐标系无关。
★当施加不同于总体坐标系方向的约束或荷载时，需要 旋转节点坐标系到需要的方向，然后再施加约束或荷载。
★在时程后处理（POST26）中，节点结果如节点位移、 节点荷载和支座反力等都是以节点坐标系方向表结 果坐标系表示。
4.单元坐标系
每个单元都有自己的单元坐标系，用于定义单元材 料性质、面荷载和单元结果的方向。单元坐标系的缺省 方向遵循以下规则： ●线单元（杆、梁单元）的X轴通常从I节点指向J节点， Y和Z轴可由节点K或θ确定；当节点K省略且θ=0时，单 元的Y轴总是平行于总体坐标系的XY平面；当单元的X轴 平面于总体坐标系的Z轴时，单元的Y轴与总体坐标系的 Y轴相同。 ●壳单元的X轴通常也从I节点指向J节点，Z轴通过I节 点且与壳面垂直，其正方向由单元的I、J、K节点按右 手规则确定。 ● 2D/3D 实体单元坐标系的方向总是平行于总体直角坐 标系。
⑸ 根据激活的坐标系定义局部坐标系 命令：CLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX, PAR1,
PAR2
⑹ 删除局部坐标系 命令：CSDELE, KCN1, KCN2, KCINC 其中：
KCN1---为要删除的局部坐标系的起始编号，如果KCN1=ALL，则其后参 数将忽略。 KCN2---为要删除的局部坐标系的最终编号。 KCINC---为编号的递增数值，缺省为1。
由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4 时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下 应用非常方便。
2.定义局部坐标系
⑴ 根据总体坐标系定义局部坐标系
命令：LOCAL, KCN, KCS, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2
其中：
KCN---局部坐标系编号，此编号必须大于10，如果与既有编号相同，则将重新定义 KCS---坐标系类型，0或CART为直角坐标系，1或CYLIN为柱坐标系，2或SPHE为 球坐标系，3或TORO为环坐标系。 XC,YC,ZC---新坐标系原点在总体直角坐标系中的坐标。 THXY,THYZ,THZX---新坐标系绕Z,X,Y轴的旋转角度，其正方向为：XY,YZ,ZX。 PAR1---适用于椭圆、类似球体或环形系统，当KCS=1或2时，其值为椭圆Y轴半径 与X轴半径之比，缺省为1即圆。当KCS=3时，其值为环面的主半径。 PAR2---仅适用于类似球体的系统，当KCS=2时，其值为椭球体Z轴半径与X轴半径之 比，缺省为1。 例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20---定义了局部坐标系号为11，原点为总体直角坐标 系下的点（3,4,5），绕Z、X、Y轴旋转角度分别为10°、15°、20°的直角坐标系。 例如： LOCAL,12,1,,,,,,,0.8--- 定义了局部坐标系号为 12 ，原点和方位与总体坐标系相 同的柱坐标系，但Y轴半径与X轴半径之比为0.8，用于定义椭圆。当KCN=2时，PAR2 为Z轴半径与X轴半径之比，用于椭球的定义。
⑵ 根据已有的三个节点定义局部坐标系 命令：CS, KCN, KCS, NORIG, NXAX, NXYPL, PAR1, PAR2 ⑶ 根据已有的三个关键点定义局部坐标系 命令：CSKP, KCN, KCS, PORIG, PXAXS, PXYPL, PAR1, PAR2 ⑷ 根据当前工作平面定义局部坐标系 命令：CSWPLA, KCN, KCS, PAR1, PAR2 例如： CSWPLA,12,1--- 定义的局部坐标系号为 12 ，原点在工作 平面的坐标原点，其XY平面与工作平面相同，为柱坐标系。
命令：NMODIF, NODE, X, Y, Z, THXY, THYZ, THZX NODE---节点号、ALL或元件名称。 X, Y, Z---该节点的新坐标值。其余参数意义同前。
例如： NMODIF,8,,,,15--- 修改节点 8 的节点坐标系方向，使之绕 Z 轴旋转 15°。
例如： N,4,1,2,4,10,15,30--- 表示新建 4 号节点在当前坐标系中的坐标为 1,2,4，其节点坐标系绕Z,X,Y轴的角度分为10°、15°和30°。
5. 激活显示坐标系
命令：DSYS,KCN 其中 KCN--- 坐标系号，可为0,1,2及局部坐标系号。缺省为总 体直角坐标系。
命令：RSYS,KCN 其中KCN---坐标系号，可为0（缺省）,1,2及局部坐标系号。 当 KCN=SOLU 时，则与求解计算时采用的坐标系相同，实际上 采用数据存储时的坐标系。
缺省情况下总是激活总体直角坐标系，用户每定 义一个局部坐标系则该坐标系自动被激活。如果要激 活一个总体坐标系或以前定义的局部坐标系则要通过 菜单或命令。 1. 激活总体和局部坐标系 命令：CSYS,KCN
其中 KCN表示坐标系号码，0- 直角坐标系（缺省），1-柱坐标 系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴 为转轴），≥11-局部坐标系。
6. 激活结果坐标系
2.1 坐标系和工作平面 2.1.3 定义工作平面
工作平面是一个具有原点、二维坐标系、捕捉增 量和格栅的无限大平面。
●在缺省却况下，工作平面是总体直角坐标系的XY平面 ●工作平面只有一个，且与坐标系是独立的。 ●工作平面可以想象成一个绘图板，可拖动或旋转，其坐 标系方位随着移动和旋转而不断变化，利用它可使建模更 加方便。
1.将既有坐标系的XY平面定义为工作平面
命令：WPCSYS,WN,KCN 其中KCN为既有坐标系号，可以是0,1,2,或局部坐标系号。缺省 为激活的坐标系。
●如果工作平面位于直角坐标系下，则工作平面的坐 标系也为直角坐标系。 ●如果位于柱或球坐标系下，则工作平面的坐标系为 极坐标系。 ●如果WN为负值，则不改变视图方向。或者在移动或 旋转工作平面后，直接恢复到缺省状态。
2.局部坐标系
对于复杂的几何模型，仅使用总体坐标系不够方便， 这时可建立自己的坐标系，即局部坐标系。
☆局部坐标系的原点和坐标轴方向可与总体坐标系不同 ☆有4种坐标系，即直角坐标系、柱坐标系、球坐标系、 环坐标系。 ☆局部坐标系的编号必须≧11，且为整数号码。 总体坐标系和局部坐标系主要用于几何建模。
Lcoord---坐标列表信息，缺省为全部信息，=COORD时仅列XYZ坐标。 SORT1---用于排序的第1项内容，可以是 NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THXZ。 SORT2,SORT3---用于排序的第2项和第3项内容，其内容同SORT1。 例如： NLIST,3,9,3,, THXY,THYZ,THXZ--- 列出节点 3,6,9 相对总体直角 坐标系的旋转角度。 NLIST,3,9,3---则列出节点3,6,9所有信息。
如建模软件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。
●混合建模： 在几何建模并网分后，再增加其它单元或特征的方
法。该法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的单元，例如接触单元、 约束方程、耦合自由度等。
2.1 坐标系和工作平面
2.1.1 坐标系类型
6类坐标系：总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、 单元坐标系、显示坐标系与结果坐标系。 1. 总体坐标系
用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系 。
Y Z O Z X Y Z X Z O R θ X Z O Φ R θ X Y Y
直角坐标系
柱坐标系
球坐标系
☆原点相同，右手系； ☆坐标系号: 0--直角坐标系，1--柱坐标系，2--球坐标系 ☆可使用任意坐标系，但某时刻只能激活一个。 ☆总体坐标系均用X、Y、Z表示，当激活的不是直角坐标系时，应理解为柱 坐标系的R、θ、Z或球坐标系的R、θ、Φ。
5.显示坐标系 显示坐标系用来定义几何元素被列表或显示的坐 标系。缺省时几何元素列表总是显示为总体直角坐标 系，而不管它们是在何种坐标系下生成的。 显示坐标系的改变会影响到图形显示和列表，无 论是几何图素或有限元模型都将受到影响。但是边界 条件符号、向量箭头和单元坐标系的三角符号都不会 转换到显示坐标系下。显示坐标系的方向是X轴水平向 右， Y 轴垂直向上， Z 轴垂直屏幕向外。当 DSYS>0 时， 将不显示线和面的方向。
其中NODE1、NODE2、NINC ---要旋转节点的起始号、末编号 （缺省为NODE1）及递增值（缺省值为1）。如NODE1=ALL则 其后参数将被忽略，NODE1也可为元件名。
例如：NROTAT,3,6---使3,4,5,6节点的节点坐标系方向与当前坐标系方向相 同。
⑵ 将既有节点的节点坐标系旋转某个角度
⑶在创建节点时直接定义其坐标系的旋转角度 命令：N, NODE, X, Y, Z, THXY, THYZ, THZX
⑷ 按方向余弦旋转节点坐标系 ⑸ 节点坐标系列表
命令：NANG, NODE, X1, X2, X3, Y1, Y2, Y3, Z1, Z2, Z3
命令：NLIST, NODE1, NODE2, NINC, Lcoord, SORT1, SORT2, SORT3
第2章 几何建模技术与技巧
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 坐标系和工作平面 创建几何模型 几何模型的布尔运算 几何建模的其它常用命令 几何建模技巧 几何建模实例
ANSYS中的模型可分： ★几何模型(也称实体模型) ★有限元模型
ANSYS求解必须使用有限元模型。几何模型通过定义各种属性和网格划分 转成有限元模型，从而才能进行计算分析。
例如：CSDELE,ALL---则删除了所有的局部坐标系。 CSDELE,11,15,2---则删除了11、13、15号局部坐标系。
⑺ 查看激活坐标系和局部坐标系 命令：CSLIST, KCN1, KCN2, KCINC 例如：CSLIST,ALL--- 则列表显示所有坐标系，并列出相关信息。