第四讲坐标系和工作平面课件

2023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用1硕士研究生学位课程讲义（2013）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。ANSYS的建模方法：●直接建模：直接在ANSYS中建立有限元模型，而不必先建几何模型。先对结构进行节点和单元编号，然后输入节点坐标建立节点，再输入每个单元的节点编号，从而建立有限元模型。该方法缺点是大量输入数据令人无法忍受，且对于复杂的3D实体靠人工去划分网格极易出错。●几何建模：在ANSYS软件中建立模型和从其它CAD软件导入模型。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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用1硕士研12023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用2硕士研究生学位课程讲义（2013）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。☆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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用2硕士研究22023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用3硕士研究生学位课程讲义（2013）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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用3硕士研究32023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用4硕士研究生学位课程讲义（2013）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示。★在通用后处理（POST1）中，节点结果数据均以结果坐标系表示。ANSYS帮助文件→nrotat→vm272023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用4硕士研究42023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用5硕士研究生学位课程讲义（2013）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。ANSYS帮助文件→Beam188→VM2172023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用5硕士研究52023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用6硕士研究生学位课程讲义（2013）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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用6硕士研究62023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用7硕士研究生学位课程讲义（2013）6.结果坐标系结果坐标系用于列表、显示或在通用后处理中将节点或单元结果旋转到一个特定坐标系中。求解结果如节点位移、单元应力或应变等，以节点坐标系或单元坐标系保存在文件中，在显示或列表时，均按当前激活的结果坐标系。缺省时结果坐标系与总体直角坐标系平行。ANSYS帮助文件→vm191Genralpost→optionsforoutput2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用7硕士研究72023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用8硕士研究生学位课程讲义（2013）2.1.2坐标系的定义与激活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。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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用8硕士研究82023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用9硕士研究生学位课程讲义（2013）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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用9硕士研究92023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用10硕士研究生学位课程讲义（2013）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,PAR2⑶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,PAR2⑷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。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,PAR22023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用10硕士研102023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用11硕士研究生学位课程讲义（2013）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。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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用11硕士研112023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用12硕士研究生学位课程讲义（2013）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。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命令：NMODIF,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXNODE---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°。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用12硕士研122023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用13硕士研究生学位课程讲义（2013）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°。⑷按方向余弦旋转节点坐标系命令：NANG,NODE,X1,X2,X3,Y1,Y2,Y3,Z1,Z2,Z3⑸节点坐标系列表命令：NLIST,NODE1,NODE2,NINC,Lcoord,SORT1,SORT2,SORT3Lcoord---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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用13硕士研132023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用14硕士研究生学位课程讲义（2013）4.单元坐标系的定义与修改⑴设置单元坐标系命令：ESYS,KCN其中KCN为坐标系编号，KCN=0（缺省）表示使用单元定义时规定的坐标系方向。当KCN=N（N>10）时使用编号为N的局部坐标系。也即只能通过局部坐标系定义单元坐标系的方向，若要定义单元坐标系方向与总体坐标系方向相同，则应先定义一个与总体坐标系一致的局部坐标系，再利用该局部坐标系定义单元坐标系方向。⑵修改单元坐标系方向命令：EMODIF,IEL,STLOC,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8IEL---单元编号，或ALL，或元件名。STLOC---将要修改的第一个节点序号或属性，属性之一为ESYS，则I1为局部坐标号。例如：EMODIF,4,ESYS,13---将4号单元的单元坐标系与12号局部坐标系一致。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用14硕士研142023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用15硕士研究生学位课程讲义（2013）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。6.激活结果坐标系命令：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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用15硕士研152023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用16硕士研究生学位课程讲义（2013）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。●在缺省情况下，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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用16硕士研162023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用17硕士研究生学位课程讲义（2013）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。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用17硕士研172023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用18硕士研究生学位课程讲义（2013）2.通过3个坐标点定义工作平面命令：WPLANE,WN,XORIG,YORIG,ZORIG,XXAX,YXAX,ZXAX,XPLAN,YPLAN,ZPLAN3.通过3个节点定义工作平面命令：NWPLAN,WN,NORIG,NXAX,NPLAN4.通过3个关键点定义工作平面命令：KWPLAN,WN,KORIG,KXAX,KPLAN5.通过垂直于线上的某个位置定义工作平面命令：LWPLAN,WN,NL1,RATIO2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用18硕士研182023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用19硕士研究生学位课程讲义（2013）2.1.4工作平面的操控1.工作平面的当前状态查看当前状态的命令：WPSTYL,STAT恢复到ANSYS默认状态的命令：WPSTYL,DEFA2.移动工作平面⑴将工作平面沿其自身坐标轴移动命令：WPOFFS,XOFF,YOFF,ZOFF其中XOFF,YOFF,ZOFF为工作平面坐标系内沿其X轴、Y轴和Z轴的偏移增量。例如：WPOFF,10,-20---将工作平面沿其X轴相对偏移10，沿其Y轴相对偏移-20。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用19硕士研192023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用20硕士研究生学位课程讲义（2013）⑵将工作平面移动到一组关键点的中间位置命令：KWPAVE,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9其中P1~P9为计算平均值的关键点号，至少定义一个关键点例如：KWPAVE,1,4,5---将工作平面移到关键点1,4,5中间。KWPAVE,P---则采用GUI方式拾取关键点。⑶将工作平面移动到一组节点的中间位置命令：NWPAVE,N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9其使用方法同上，但N1~N9为节点号。⑷将工作平面移动到一组指定坐标的中间位置命令：WPAVE,X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2,X3,Y3,Z32023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用20硕士研202023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用21硕士研究生学位课程讲义（2013）3.工作平面的旋转命令：WPROTA,THXY,THYZ,THZX其中THXY,THYZ,THZX为绕工作平面坐标系Z轴、X轴和Y轴的旋转角度。例如：WPROTA,90---将工作平面绕其Z轴旋转90度。2.1.5工作平面的显示样式工作平面的显示和样式主要用于GUI方式，以方便拾取操作，对于命令流方式意义不大。WPSTYL,SNAP,GRSPAC,GRMIN,GRMAX,WPTOL,WPCTYP,GRTYPE,WPVIS,SNAPANG2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用21硕士研212023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用22硕士研究生学位课程讲义（2013）2.2创建几何模型ANSYS中几何模型等级由低向高依次为关键点、线、面和体（称为几何图素或图素）。几何模型的创建，可采用自底向上或自顶向下的方法。所谓自底向上建模就是首先创建最低级的图素---关键点，再通过关键点生成较高级的图素（如线、面、体）。而自顶向下建模就是首先创建较高级的图素（体或面），而自动生成较低级的图素，通过体或面的组合得到较复杂的模型。在实际建模时，不必区分自底向上建模或是自顶向下建模，也不必按其顺序建模，可以混合使用自底向上建模和自顶向下建模。例如某些情况下，通过创建关键点再创建面或体方便，而有些情况下可能直接建立体或面更方便，均视模型情况而定。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用22硕士研222023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用23硕士研究生学位课程讲义（2013）2.2.1创建关键点2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用23硕士研232023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用24硕士研究生学位课程讲义（2013）1.在给定坐标点创建关键点命令：K,NPT,X,Y,ZNPT---关键点的编号，缺省时（0或空）自动指定为可用的最小编号。X,Y,Z---在当前坐标系中的坐标值，当前坐标系可以是CSYS指定的坐标系。如果输入的关键点号与既有关键点号相同，则覆盖既有关键点。即关键点是惟一的，并以最后一次输入的为准。如果既有关键点与较高级图素相连或已经划分网格，则不能覆盖，并给出错误信息。例如：/prep7!进入前处理k,,10!创建缺省编号的关键点，其编号为1k,15,10,5!创建编号为15的关键点k,16,10,5,5!创建编号为16的关键点k,,10,3!创建缺省编号的关键点，其编号为2k,15,10,6!重新定义编号为15的关键点2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用24硕士研242023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用25硕士研究生学位课程讲义（2013）2.在两关键点之间创建一个关键点命令：KBETW,KP1,KP2,KPNEW,TYPE,VALUEKP1,KP2---第1个和第2个关键点号。KPNEW---指定创建的关键点号，缺省时系统自动指定为可用的最小编号。TYPE---创建关键点的方式，当TYPE=RATIO时（缺省），VALUE为两关键点距离的比值，即：(KP1-KPNEW)/(KP1-KP2)。当TYPE=DIST时，VALUE为KP1到KPNEW之间的距离，且仅限于直角坐标系。VALUE---由TYPE决定的新关键点位置参数，缺省为0.5。如果TYPE=RATIO，则VALUE为比率，若小于0或大于1，则在两个关键点的外延线上创建一个新关键点。如果TYPE=DIST，则VALUE为距离值，若小于0或大于KP1与KP2之间的距离，也在外延线上创建一个新关键点。新创建的关键点位置与当前坐标系有关，如为直角坐标系，新点将在KP1和KP2之间的直线上；否则将在由当前坐标系确定的线上。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用25硕士研252023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用26硕士研究生学位课程讲义（2013）3.在两关键点之间创建多个关键点命令：KFILL,NP1,NP2,NFILL,NSTRT,NINC,SPACENP1,NP2---两个既有关键点号.NFILL---在NP1和NP2之间将要创建的关键点个数，缺省为|NP2-NP1|-1。NSTRT---指定创建的第一个关键点号，缺省为NP1+NINC。此号最好指定，以防覆盖。NINC---将要创建的关键点编号增量，其值可正可负，缺省为(NP2-NP1)/(NFILL+1)。SPACE---间隔比，即创建关键点后，最后一个间隔与第一间隔之比。缺省为1.0，即等间隔。与KBETW相同，新创建关键点位置与当前坐标相关。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用26硕士研262023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用27硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1!创建关键点1k,20,10!创建关键点20k,3,10,5!创建关键点3kfill,1,20,8!采用缺省设置，在1和20之间创建8个关键点!其编号依次为3,5,……,17。而原来的关键点3则被覆盖。k,50,10,5!创建关键点50kfill,1,50,20,100,1!在1和50之间创建20个关键点，起始编号100，编号增量为1k,60,10,10!创建关键点60kfill,1,60,15,222,3,2.5!在1和60之间创建15个关键点，起始编号为222，编号增量为3,!间隔比为2.5。创建的关键点间隔越来越大2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用27硕士研272023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用28硕士研究生学位课程讲义（2013）4.复制创建关键点命令：KGEN,ITIME,NP1,NP2,NINC,DX,DY,DZ,KINC,NOELEM,IMOVEITIME---复制次数，缺省为2。NP1,NP2,NINC---按增量NINC从NP1到NP2定义关键点的范围（缺省为NP1），NINC缺省为1。NP1也可为ALL或元件名，此时NP2和NINC将被忽略。DX,DY,DZ---在当前坐标系中，关键点坐标的偏移量。对于柱坐标系为--,Dθ,DZ；对于球坐标系为--,Dθ,--，其中--表示不可操作。KINC---要创建的关键点编号增量，缺省时由系统自动指定.NOELEM---是否创建单元和节点控制参数。NOELEM=0（缺省）如果存在单元和节点则生成；NOELEM=1不生成单元和节点。IMOVE---关键点是否被移动或重新创建。IMOVE=0（缺省）原来的关键点不动，重新创建新的关键点；当IMOVE=1不创建新关键点，原来的关键点移动到新位置，此时编号不变（即ITIME、KINC和NOELEM均无效）单元和节点一并移动。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用28硕士研282023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用29硕士研究生学位课程讲义（2013）例如：/prep7!进入前处理k,1!创建关键点1k,20,10!创建关键点20kgen,,1,20,19,,5,,,,1!移动关键点1和20，沿Y轴偏移量为5kgen,8,all,,,,,5!沿Z轴偏移5，复制8次（含自身）kgen,3,all,,,,15!沿Y轴偏移15，复制3次（实际另外复制2次）kgen,,all,,,,60,,,,1!再将所有关键点沿Y轴移动602023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用29硕士研292023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用30硕士研究生学位课程讲义（2013）5.镜像创建关键点命令：KSYMM,Ncomp,NP1,NP2,NINC,KINC,NOELEM,IMOVENcomp---对称控制参数，Ncomp=x，关于X（或R）轴对称（缺省）；Ncomp=y，关于Y（或θ）轴对称；Ncomp=z，关于Z（或Φ）轴对称。可通过定义工作平面移动后，利用CSYS,4设定当前坐标系，则当前坐标系原点位置与工作平面相同，在利用镜像时其几何位置也发生相应变化。当然也可通过局部坐标系对称。例如：/prep7!进入前处理k,1,1,1!创建关键点1k,20,10,10!创建关键点20kfill,1,20,8,30!在1和20之间创建8个关键点，起始编号为30ksymm,x,all!所有关键点关于X轴对称创建新的关键点ksymm,y,all!所有关键点（包括上条创建的）关于Y轴对称!创建新的关键点2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用30硕士研302023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用31硕士研究生学位课程讲义（2013）7.列表显示关键点信息命令：KLIST,NP1,NP2,NINC,Lab其中NP1,NP2,NINC参数意义同命令KGEN中。Lab为列表信息控制参数，Lab=0或空则列出全部信息；Lab=COORD则仅列出坐标值；Lab=HPT则仅列出硬点信息。例如：klist!列出所选择的关键点的所有信息。klist,,,,coord!列出所选择的关键点的坐标。8.屏幕上显示关键点命令：KPLOT,NP1,NP2,NINC,Lab其中Lab为关键点或硬点控制参数。Lab=0或空，则显示所有关键点；Lab=HPT则仅显示硬点。其余参数意义同KGEN命令中的说明。例如：kplot!显示所选择的关键点。kplot,,,,hpt!显示所选择的硬点。9.删除关键点命令：KDELE,NP1,NP2,NINC其参数意义同KGEN中的参数意义。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用31硕士研312023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用32硕士研究生学位课程讲义（2013）10.选择关键点命令：KSEL,Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KABSType---选择类型标识。其值可取：S---从所有关键点中（全集）选择一组新的关键点子集为当前子集。R---从当前子集中再选择一组关键点，形成新的当前子集。A---从全集中另外选择一组关键点子集添加到当前子集中。U---从当前子集中去掉一组关键点子集。ALL---重新选择当前子集为所有关键点，即全集。NONE---不选择任何关键点，当前子集为空集。INVE---选择与当前子集相反的部分，形成新的当前子集。STAT---显示当前子集状态。Item---选择数据标识，仅适用于Type=S,R,A,U。缺省为KP，可选择的有：KP---以关键点号选择，其后参数相应赋值。EXT---选择当前线子集中线的最外面关键点，其后无参数赋值。HPT---以硬点号选择，其后参数相应赋值。LOC---以当前坐标系中的坐标值选择，其Comp可选择X,Y,Z，且其后参数相应赋值。MAT---以跟关键点相关的材料号选择，其后参数相应赋值。REAL---以跟关键点相关的实常数号选择，其后参数相应赋值。TYPE---以跟关键点相关的单元类型号选择，其后参数相应赋值。ESYS---以跟关键点相关的单元坐标选择，其后参数相应赋值2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用32硕士研322023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用33硕士研究生学位课程讲义（2013）Comp---选择数据的组合标识。如Item=LOC时的X,Y,Z。VMIN---选择项目范围的最小值。可以是关键点号、坐标、属性以及与选择项目相适应的数据等。当VMIN为元件名时，VMAX和VINC将被忽略。VMAX---选择项目范围的最大值。缺省时VMAX=VMIN；如果VMAX=VMIN则选择容差为±0.005×VMIN；如果VMIN=0.0则选择容差为±1.0E-6，如果VMIN≠VMAX，则选择容差为±1.0E-8×(VMAX-VMIN)。选择容差的大小对于能否达到期望的结果有较大影响，例如当VMIN=5000=VMAX时，选择容差为±25，则4975~5025均被选择。VINC---在选择范围内的增量。仅适用于整数（如关键点编号），且不能为负，缺省为1。KABS---绝对值控制标识。如为0，则在选择期间检查值的符号；如为1，则在选择期间使用绝对值，即忽略值的符号。在使用KSEL命令选择时，建议不要采用Item=KP，即编号选择。因为在使用命令流建模过程中，关键点有时是不知道的，如用编号选择，则需要用GUI查看关键点编号，这样就降低了建模效率，并且不同的ANSYS版本其编号顺序会有差别。因此建议采用坐标或其它选择方法。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用33硕士研332023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用34硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1!创建关键点1k,20,10!创建关键点20kfill,1,20,8,30,1!在1和20之间创建8个关键点，起始编号为30ksel,s,kp,,32,35,1!在全集中选择编号32～35的关键点ksel,r,kp,,32,34,1!在当前子集中重新选择编号32～34的关键点ksel,a,kp,,1,20,19!将全集中的1和20号添加到当前子集ksel,u,kp,,1!在当前子集中去掉1号关键点ksel,inve!反选（当前为1,30,31,35~37）ksel,stat!列表显示选择信息，!如选择关键点6个，共10个关键点，最大关键点号为37ksel,none!不选择任何关键点（如使用KPLOT则屏幕不变）ksel,all!选择全集，所有关键点均在当前子集中ksel,s,loc,x,0,5!选择X坐标为0～5的关键点（当前为1,30~33）k,100,2.22!在关键点31近处建立关键点100ksel,s,loc,x,2.22!选择X坐标为2.22的关键点,将31点也选择了!因X31=2.222222，而此时选择容差为!±0.005×2.22=±0.0111,即坐标在2.2089～2.2311之间的点都将被选择ksel,s,loc,x,2.22,2.221!选择X坐标为2.22～2.221之间的关键点（!当前为100）。此时选择容差为±1.0E-8×(2.221-2.22)=±1.0E-11，!显然非常严格。当关键点坐标值较大且较密时要特别注意。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用34硕士研342023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用35硕士研究生学位课程讲义（2013）11.选择与所选线相关的关键点命令：KSLL,Type其中Type取值可为S,R,A,U。当使用KSEL不便选择关键点时，可先选择线子集，然后选择与线子集相关的关键点。该命令在建模过程中也较常用，类似的命令是KSLN。12.修改关键点坐标命令：KMODIF,NPT,X,Y,Z其中NPT为要修改的关键点号。X,Y,Z为替代原有的坐标输入的数值，其值处于当前坐标系下。要修改的关键点所依附的较高级图素，如线、面或体必须被选择，改变关键点后其较高级图素会重新生成。与命令K不同，当所定义的关键点依附较高级图素时是不能覆盖的；而KMODIF是直接修改关键点坐标且会同时修改所依附的较高级图素。如果被修改的关键点依附较高级图素，执行时此命令会出现确认提示对话框。例如：/prep7!进入前处理rectng,,1,,4!创建一矩形kmodif,3,2,5!修改关键点3的坐标，原坐标为(1,4)，!新坐标为(2,5)。则生成一四边形。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用35硕士研352023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用36硕士研究生学位课程讲义（2013）13.关于硬点的操作硬点是一种特殊的关键点，可以利用硬点施加荷载或从线和面上的任意点获取数据。硬点不改变几何模型的几何形状和拓扑关系。大多数关键点的命令都可用于硬点，在使用更新模型命令时，任何与图素相关的硬点将被删除，因此应在模型创建完毕后再创建硬点。如果删除与硬点相关的图素，当该硬点与其它图素无关时，则此硬点也被删除，否则此硬点不删除。定义硬点的方法有两种，即在线上定义硬点和在面上定义硬点，命令均为HPTCREATE，删除硬点命令为HPTDELETE2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用36硕士研362023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用37硕士研究生学位课程讲义（2013）2.2.2创建线线也是在当前坐标系中定义的，在不同的坐标系中创建的线形状是不同的。当然不必总是明确创建所有的线，在创建较线高级的图素如面和体时，系统会自动创建线。在需要定义线单元（如LINK或BEAM）或由线创建面时才需要创建线。而在土木工程中，线是经常需要创建的，例如杆系结构。线的创建方法很多，其创建和管理命令如表2-2所示。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用37硕士研372023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用38硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用38硕士研382023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用39硕士研究生学位课程讲义（2013）1.通过两关键点创建线命令：L,P1,P2,NDIV,SPACE,XV1,YV1,ZV1,XV2,YV2,ZV2P1,P2---分别为线始端和末端的关键点号。NDIV---线拟划分的单元数，通常不用。可使用LESIZE命令定义网格属性SPACE---划分网格的间隔比率，通常不用。可使用LESIZE定义网格属性。XV1,YV1,ZV1---在当前坐标系中，与线的P1端点相关的斜率矢量末点位置XV2,YV2,ZV2---在当前坐标系中，与线的P2端点相关的斜率矢量末点位置。此两个矢量点用于确定线的两个端点的曲率，如果不指定矢量，则系统自动计算。用L命令创建的线形状与当前坐标系相关，如直角坐标系生成直线，柱和球坐标系可生成曲线（如θ相同，则也生成直线）。一旦创建线，则与随后的坐标系改变无关。曲线限制在180°范围，只有没有依附面时才可修改。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用39硕士研392023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用40硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1,1,1,1!创建关键点1k,2,3,5,8!创建关键点2l,1,2!创线L1,缺省为总体直角坐标系，因此线1是直线csys,1!设定柱坐标系l,1,2!创建线L2，为柱面曲线csys,2!设定球坐标系l,1,2!创建线L3，为球面曲线2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用40硕士研402023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用41硕士研究生学位课程讲义（2013）2.通过两关键点创建直线命令：LSTR,P1,P2在总体直角坐标系中生成线，即直线，与当前坐标系没有关系。例如：/prep7!进入前处理k,1,1,1,1!创建关键点1k,2,3,5,8!创建关键点2csys,1!设定柱坐标系l,1,2!创建线L1，为柱面曲线lstr,1,2!创建线L2，为直线，与柱坐标系无关2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用41硕士研412023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用42硕士研究生学位课程讲义（2013）3.通过关键点创建圆弧线命令：LARC,P1,P2,PC,RADP1---圆弧线始端关键点号。如P1=P则采用GUI方式拾取。P2---圆弧线末端关键点号。PC---定义圆弧平面和圆弧曲率中心侧（RAD为正值）的关键点，该点不能位于P1和P2的直线上，在曲率中心一侧任意一个关键点。如果弧线角度大于180°则提示错误信息。RAD---弧线的曲率半径，即圆弧半径。如果RAD为负，则曲率中心在关键点PC的相反位置。如果为空，则由系统通过这三个关键点自动计算半径。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用42硕士研422023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用43硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用43硕士研432023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用44硕士研究生学位课程讲义（2013）4.创建圆或圆弧线命令：CIRCLE,PCENT,RAD,PAXIS,PZERO,ARC,NSEGPCENT---圆中心的关键点。RAD---圆弧半径。PAXIS---定义圆轴线（与PCENT点共同确定）的关键点。如果为空，轴线与工作平面正交。PZERO---定义与圆面垂直的平面之关键点（PZERO、PCENT和PAXIS三点定义面），此点它作为圆弧起点位置。当然这三个不能共线，且PZERO不必在圆面上。ARC---圆弧长度（度）。规定沿PCENT-PAXIS矢量按右手规则为正，缺省为360°。NSEG---沿圆周生成的线段数。缺省按90°划分圆弧的线数。如360°则由4条线段组成。生成的关键点对于360°的圆为4个，小于360°的圆弧生成NSEG+1个关键点。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用44硕士研442023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用45硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1,5,5!创建关键点KP1circle,1,3!以KP1为圆心，以3为半径，采用缺省设置创建圆circle,1,5,,,210!以KP1为圆心，以5为半径，创建250度的圆弧circle,1,6,,,260,8!以KP1为圆心，以6为半径，创建230度的圆弧，且分为8段k,50,1,5!创建关键点KP50k,51,0,5,5!创建关键点KP51circle,1,8,50,51,310,10!以KP1为圆心，以8为半径，以KP1和KP50为圆轴线，以KP1、!KP50和KP51组成的平面与圆垂直，创建310的圆弧，分段数为10。!此圆弧与X轴垂直2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用45硕士研452023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用46硕士研究生学位课程讲义（2013）5.对两条相交线倒角创建圆弧线命令：LFILLT,NL1,NL2,RAD,PCENTNL1,NL2---相交线的线号，初始状态可不相交。RAD---倒角半径，应小于两条线的长度。如果倒角半径不合适，则会给出提示信息。PCENT---在圆弧中心创建的关键点号，缺省为空则不创建关键点。例如：/prep7!进入前处理k,1,1,1$k,2,10$k,3,10,5!创建关键点KP1,KP2,KP3l,1,2$l,1,3!创建线L1和L2lfillt,1,2,1,10!对L1和L2交角倒角，倒角半径为1，在圆心创建关键点10csys,1!设定柱坐标系l,2,3!创建曲线L4lfillt,1,4,2!对直线L1和曲线L4倒角，倒角半径为2，创建圆弧线L5l,3,4!创建曲线L6lfillt,4,6,1!对两曲线L4和L6倒角，倒角半径为1，创建弧线L72023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用46硕士研462023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用47硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用47硕士研472023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用486.复制创建线命令：LGEN,ITIME,NL1,NL2,NINC,DX,DY,DZ,KINC,NOELEM,IMOVEITIME---复制次数，缺省为2。NL1,NL2,NINC---按增量NINC从NL1到NL2定义关键点的范围（缺省为NL1），NINC缺省为1。NL1也可为ALL或元件名，此时NP2和NINC将被忽略。DX,DY,DZ---在当前坐标系中，关键点坐标的偏移量。对于柱坐标系为--,Dθ,DZ；对于球坐标系为--,Dθ,--，其中--表示不可操作。KINC---要创建的关键点编号增量，缺省时由系统自动指定（不会覆盖）。NOELEM---是否创建单元和节点控制参数。NOELEM=0（缺省）如果存在单元和节点则生成；NOELEM=1不生成单元和节点。IMOVE---线是否被移动或重新创建。IMOVE=0（缺省）原来的线不动，重新创建新线；当IMOVE=1不创建新线，原来的线移动到新位置，此时编号不变（即ITIME、KINC和NOELEM均无效），且单元和节点一并移动。硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用486.482023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用49硕士研究生学位课程讲义（2013）7.合并两条或多条线命令：LCOMB,NL1,NL2,KEEPNL1,NL2---拟合并的两条线号。NL1可为ALL，或元件名。KEEP---是否保留输入的线及其公共关键点控制参数。KEEP=0则删除NL1和NL2及其公共关键点，如果已经划分网格则不能删除，或者依附于其它图素也不能删除KEEP=1则保留线及其公共关键点，但公共关键点不依附于新创建的线。●该命令可以合并独立线或依附于同面上的线，合并后便于网格划分。●可合并的线可为直线或曲线，以及直线与曲线，可共线或不共线。●当为多条时，应为多条首尾相连的线。●无论在何种坐标系下执行合并，合并后的线不改变合并前的空间位置。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用49硕士研492023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用50硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用50硕士研502023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用51硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用51硕士研512023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用52硕士研究生学位课程讲义（2013）8.将一条线分为多条线命名：LDIV,NL1,RATIO,PDIV,NDIV,KEEPNL1---拟分的线号。NL1可为ALL，或元件名。如为负值，则表示按第二个端点计算RATIO的值，即反向间隔比。RATIO---P1-PDIV的长度与P1-P2的长度之比，其值在0～1.0之间，缺省为0.5。如果创建线的条数大于2（即NDIV>2）时则RATIO无效，即只能创建2条以上的等间隔线。PDIV---在分割处生成的关键点号，缺省时由系统自动编号。如果NL1=ALL或NDIV>2则输入无效，即必须由系统自动编号如果PDIV已经存在且位于NL1线上（例如使用KL命令在该线上创建关键点），则线在PDIV点分割（这时RATIO无效）；如果PDIV存在，且不位于NL1线上，则PDIV通过投影移到NL1线最近的位置。PDIV不能依附于其余线、面或体上。NDIV---创建线的条数，缺省为2。如果NL1为曲线，则弧长等分计算。KEEP---线保留或删除参数，如KEEP=0则删除旧线（缺省）；如KEEP=1则保留旧线。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用52硕士研522023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用53硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1,1,1$k,2,10,$k,3,20!创建关键点KP1,KP2,KP3l,1,2$l,2,3!创建线L1,L2ldiv,-1,0.1!将L1分为2段，且从KP2到分割点的距离与L1之比为0.1ldiv,2,,,5!将L2分为5等段，线编号由系统指定，且删除旧线。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用53硕士研532023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用54硕士研究生学位课程讲义（2013）9.延长一条线命令：LEXTND,NL1,NK1,DIST,KEEPNL1---要延长的线号。NL1可为P（进入GUI拾取）NK1---指定线NL1上被延长一端的关键点号，即指定延长方向DIST---线将要延长的距离。KEEP---控制延长线是否保留参数。如KEEP=0（缺省）则表示不保留，仅创建一条新线；如KEEP=1则保留旧线，创建一条新线，并且有各自的关键点。但当依附于较高图素上时，不管KEEP为何值，则系统保留旧线，并创建新线。无论在何种坐标系下，也无论要延长的线原来是直线还是曲线，所延长部分总是直线。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用54硕士研542023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用55硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理k,1,1$k,2,10,2!创建关键点KP1,KP2l,1,2!创建线L1lextnd,1,2,20!向KP2点延长L1，且删除旧线。Lextnd,1,1,10,1!向KP1点延长L1，且保留旧线。此时有两条线存在。csys,1!设定总体柱坐标系l,1,2!创建曲线L3lextnd,3,2,15!延长曲线L32023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用55硕士研552023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用56硕士研究生学位课程讲义（2013）10.通过多个关键点按样条创建一条曲线命令：BSPLIN,P1,P2,P3,P4,P5,P6,XV1,YV1,ZV1,XV6,YV6,ZV6P1,P2,P3,P4,P5,P6---样条曲线拟合的关键点，至少需要两个点。P1可以为P（进入GUI方式拾取关键点,且以拾取的顺序进行拟合）。当采用关键点号时，只可使用6个关键点定义，但对于多于6个关键点时，可以使用ALL，此时与关键点编号顺序无关，起始关键点为编号最小的关键点，且按最接近上一个关键点的距离依次确定其它关键点顺序。当有两个关键点距离上一个关键点距离相同时，则按曲率方向变化数目较小的路径确定顺序。XV1,YV1,ZV1---在P1点与创建线相切外矢量的末点坐标，矢量坐标系的原点在关键点P1上，缺省时其方向与当前坐标系方向相同。但创建的曲线与当前坐标系无关，总是按直角坐标系生成。XV6,YV6,ZV6---在P6点与创建线相切外矢量的末点坐标。如果关键点数目少于6个，则指最后一个关键点，而不是P6点。矢量坐标系同上。如果外矢量的末点坐标省略，则末端采用零曲率拟合，即自然顺滑的曲线。创建曲线后，所有关键点均保留，但曲线由首尾两个关键点组成。2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用56硕士研562023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用57硕士研究生学位课程讲义（2013）/prep7!进入前处理pi=acos(-1)!利用函数得到π=3.1415926，并赋值给变量pi*do,I,0,10,1!利用循环，循环变量从0～10，增量为1。!创建11个关键点x1=i/5*pi!求得xy1=sin(x1)!求y，使用了内部函数k,2*I+1,x1,y1!创建关键点k,2*I+50,x1,y1+1*enddo!结束循环ksel,s,,,1,21!仅选择下面形成正弦曲线上的点形成当前子集bsplin,all!按样条创建曲线bsplin,all,,,,,,0,5,0,10,-6!利用同样的关键点但给定两端矢量，!可看出L1和L2的区别!采用多个关键点时按距离确定顺序的情况ksel,all!选择全部关键点，即关键点全集bsplin,all!按样条创建曲线L32023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用57硕士研572023/10/16通用有限元程序ANSYS及其应用58硕士研究生学位课程讲义（2013）2023/10/8通用有限元程序ANSYS及其应用58硕士研582023/10/16通用有限元程序