ANSYS中坐标系应用及总结

第一篇：ANSYS中坐标系应用及总结

ansys 坐标系 节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向，每个节点都有其自己的坐标系，在缺省状态下，不管用户在什么坐标系下建立的有限元模型，节点坐标系都是与总体笛卡尔坐标 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。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不 是一个转动（Y位移不是theta位移）。

有限元分析中的很多相关量都是在节点坐标系下解释的，这些量包括： 输入数据： 1 自由度常数 2 力 主自由度 4 耦合节点 5 约束方程等 输出数据： 节点自由度结果 2 节点载荷 3 反作用载荷等

但实际情况是，在很多分析中，自由度的方向并不总是与总体笛卡尔坐标系平行，比如有时需要用柱坐标系、有时需要用球坐标系等等，这些情况下，可以利用ANSYS的“旋转节点坐标系”的功能来实现节点坐标系的变化，使其变换到我们需要的坐标系下。具体操作可参见ANSYS联机帮助手册中的“分析过程指导手册->建模与分网指南->坐标系->节点坐标系”中说明的步骤实 现。

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。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以 将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动（Y位移不是theta位移）。

单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总 体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径 Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱 坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

ANSYS坐标系总结

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。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动（Y位移不是theta位移）。

单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

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。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动（Y位移不是theta位移）。

单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

第二篇：WCS坐标系作用应用介绍总结UG中坐标系

WCS坐标系作用应用介绍总结UG中坐标系

在UG中坐标分为绝对坐标和工作坐标 绝对坐标原点和方位是始终不变的工作左边可以任意改变

在UG中WCS在菜单栏中的格式里面或者在建模工具栏中右击鼠标调出使用工具即可 坐标系的分类 按其计方式的不同可分为1直角坐标系（也叫笛卡尔坐标）2 圆柱坐标 3球坐标 在UG中使用的是指教坐标系

直角坐标的组成：坐标原点 和 X Y Z 三轴组成

UG中的坐标系的分类 1 绝对坐标系

2基准坐标系（csys）3工作坐标系（wcs）1 绝对坐标系 ：原点位置和坐标轴方向固定不变

2基准坐标系（csys）：可根据需要进行定制，可有多个，可删除 3工作坐标系（wcs）：可根据需要进行定制，只能有一个，不可删除，可隐藏 工作坐标系的显示方法：在UG中WCS在菜单栏中的格式里面或者在建模工具栏中右击鼠标调出使用工具即可显示在默认的位 动态WCS的应用

作用：可以利用鼠标动态调整WCS的原点位置及坐标轴方向 1 小方块：表示坐标原点的位置 2 箭头：所指方向为坐标轴正方向 3 小圆球：可用于绕轴旋转坐标 笛卡尔坐标旋转方向的判断：

右手定则：用右手的大拇指指向旋转轴的正方向，其他四个手指握紧其所指方向为旋转的正方向

原点WCS与WCS的旋转 1 WCS 移动（原点）：移动坐标原点，而不改变坐标轴方向 2 WCS的旋转：绕指定的坐标轴旋转坐标，而不改变坐标原点 WCS方向：用坐标构造器来建立新的工作坐标（重定位WCS到新的坐标系）4 设置为绝对WCS：直接将WCS移动到绝对坐标系的位置

注：如果工具栏中没有所说的两个命令按钮可以单击实用工具里面的工具条按钮添加 WCS方向（1）命令介绍 自动判断：该方式能通过选择的对象或通过输入沿X Y Z坐标轴方向的偏置值来定义一个坐标系 原点。X点Y点：该方式利用点创建功能先后指定三个点来定义一个坐标系。这三点应分别是原点 X正轴上的点和Y正轴方向的点

三点定坐标的右手定则：将右手的大拇指,食指，中指打开，并相互垂直，将大拇指指向X的正方向，食指指向Y的正方向，中指 则为Z的正方向；其它情况以此类推 X轴Y轴：该坐标系的原点为第一矢量与第二矢量的交点，XY平面为第一矢量与第二矢量所确定的平面，X轴正向为第一矢量方向 按右手定则确定Z轴的方向 Z轴，X点：坐标系Z轴的正方向为定义的矢量的方向，X轴正向为沿点和定义矢量的垂线指向定义点的方向，Y轴正想由 从Z轴至X轴矢量按右手定则确定，坐标原点为三个矢量的交点

对象的CSYS：用选择的平面曲线，平面或工程图它们的坐标系来定义一个新的坐标系，XY平面为选择对象所在的平面 点，垂直于曲线：利用所选曲线的切线和一个指定点的方法来创建一个坐标系 7平面，矢量：通过先后选择一个平面，设定一个矢量来定义一个坐标系 8 三平面：通过先后选择三个平面来定义一个坐标系 当前视图坐标：用当前视图方向定义一个新的坐标系。XY平面为当前视图的所在平面

更改WCS X方向、Y方向：用于在XY平面内通过点构造器改变XC或者YC的方向(Z轴的方向不变，且坐标原点的位置不会改变）

第三篇：ANSYS在《材料力学》教学中的应用

ANSYS在《材料力学》教学中的应用

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【摘 要】结合材料力学课程的特点和教学过程中的实际情况，通过实例介绍了ANSYS在材料力学教学中的应用，通过计算机仿真手段在课堂中的应用，使教学内容更加直观生动，对提高教学质量、激发学生学习兴趣等方面取得了良好的教学效果。

【关键词】材料力学 ANSYS 教学方法

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）12－0024－02

【Abstract】Some applications of ANSYS on teaching of mechanics of materials were introduced by the characteristic and teaching process in mechanics of materials.When the CAE was applied in mechanics of materials teaching, it can make the course more vivid.This means gains good teaching effect to inspiring study interest, improving quality of teaching.【Key words】Mechanics of materials ANSYS Teaching method

随着计算机应用的普遍深入，将计算机应用软件应用到高等教育教学课堂中去，已被越来越多的教师和学生接受，通过实践证明，该方法可以大大提高学生的学习兴趣。《材料力学》课程是我国各高等院校机械类及相近专业普遍开设的一门重要的专业技术基础课，该课程知识点较多，知识相对零散，学生学习起来易感到枯燥，为提高学生学习兴趣，将大型计算机应用软件ANSYS技术融入到课堂教学中去，既可以让学生学习、了解计算机辅助工程，又可以增加材料力学课程的趣味性。

一、计算机应用软件ANSYS的特点

计算机辅助工程的应用软件较多，而进行力学方面分析的软件ANSYS功能较为强大，该软件是世界范围内增长最快的CAE软件，能够进行包括结构、热、声、流体等方面的研究，具有强大的数值计算和仿真功能，能够对材料力学的弹性变形体进行有效的计算。因此将ANSYS与材料力学教学有机结合，可以增强教学效果，提高教学质量，让学生在复杂的计算后看到一些更直观的图像，有利于对理论计算过程的理解。

二、利用ANSYS图像绘制功能展现弹性体变形情况

ANSYS软件有强大的图像绘制功能，可以将整个变形体的变形过程很好的绘制出来，让学生对变形体的变形过程有更加直观的理解，让理论计算与形象思维有机结合起来。

例1，求某一工字钢梁在弯曲时的某点的挠度。求解工字钢在力P作用下A点的变形，已知：P=4000lb，L=72in，IZZ=833in4，E=29E6psi，H=12.71in，横截面面积A=28.2in2。

用有限元分析软件

ANSYS进行分析时可以

将工字钢梁简化为一条

直线，然后对其建模、输入参数、网格划分、施加约束并进行加载，最后求解得出所要结果。

利用ANSYS图形绘制功能得出梁变形后曲线及A点挠度。从图2可以看出A点挠度为0.020601，与利EI用计算公式计算 的结果，与仿真结果相符合，从图中我们可以

看出变形之后的曲线及挠曲线形状。

例2，利用ANSYS动画仿真功能模拟细长压杆失稳。

框架结构的端部固定端约束，横截面是边长为150mm的正三角形构架，框架总长15m，分成15小结，每小节长1m，求该结构顶部三角顶点受相同集中载荷作用时的屈曲临界载荷。已知所有杆件均为空心圆管，内半径为4mm，外半径为5mm，所有接头均为完全焊接。材料弹性模量为E＝1.0×1011psi，泊松比μ＝0.35。

框架结构模型见图3。通过对框架结构进行建模、加载，通过ANSYS有限元分析得出框架的十阶模态，列表见图4。

通过求解可以看出一二阶相等，三四阶相等依次类推，出现这种情况的原因是因为横截面为正三角形，对X和Y的惯性矩相等。所以只展现奇数阶屈曲模态图。

一阶屈曲模态见图5；三阶屈曲模态见图6；五阶屈曲模态见图7；七阶屈曲模态见图8；九阶屈曲模态见图9。

利用ANSYS里面的动画演示功能演示框架的屈曲变形，给学生以形象直观的视觉效果。也可以使学生更好的理解临界力的

表达式 中n取不同整数时不同临界力的屈曲变形情况，在教学中学生经常会不理解计算的欧拉公式是取的n=1时最小压力，当n取其他值时会出现什么情况想象不出来，经过ANSYS的分析得出多阶屈曲模态，使抽象的理论变为形象的动画，使学生更容易理解细长杆受压时的屈曲现象，有助于更好的理论学习。

这里仅举出了一些简单的例子进行说明ANSYS在材料力学中的应用，一些复杂的情况也可以在软件中进行求解。

三、在课堂中渗入ANSYS应用

随着计算机技术的普及，在专业基础课程教学中渗入计算机应用技术已成为必然，计算机辅助工程（CAE）是计算机技术与现代工程方法的完美结合，ANSYS软件以它强大的分析功能成为CAE软件的应用主流。材料力学课程是机械工程等专业所必修课程之一，将CAE技术融入到课堂中去，使学生提前了解CAE技术，为今后计算机应用技术的学习打下良好的基础，同时也增加了专业基础课的学习兴趣。

四、结束语

材料力学课程的知识点较多，计算较为复杂，学生学习起来容易感到枯燥、失去学习兴趣，ANSYS软件具有强大的计算功能，能够将复杂的问题以图像和动画的形式反映出来，有助于提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。

参考文献 王建江.ANSYS11.0结构与热力学有限元分析实例指导教程［M］.北京：机械工业出版社，2008 张良田.教学手段论［M］.长沙：湖南教育出版社，1999

刘鸿文.材料力学［M］.北京：高等教育出版社，2004

第四篇：ANSYS系统及其应用教学大纲

《ANSYS系统及其应用》教学大纲

课程编号：S5081090 课程名称： ANSYS系统及其应用

课程英文名称：INTRODUCTION AND APPLICATION OF ANSYS 总学时：16 讲课学时：16 学 分：1 开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系 授课对象：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业 先修课程：机械结构有限元分析 开课时间：第八学期 教材与主要参考书：

“有限元分析ANSYS应用教程”讲义（自编）；

张亚欧主编.《有限元分析ANSYS7.0实用教程》.清华大学出版社 2004年；

龚曙光主编.《ANSYS基础应用及范例分析》.机械工业出版社 2003年。

一、课程的教学目的

随着科学技术的发展，产品的结构和功能日趋复杂化和多样化，对产品机械结构的布局和力学性能提出了更高的要求，不仅要求产品的机械结构满足力学性能，还要在设计时使它的结构尺寸和重量趋于合理，而常规的力学计算已无法满足，有限元分析是解决该问题的合适方法。

ANSYS是一种广泛的商业套装工程有限元分析软件。该软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。

本课程是为机械设计制造及其自动化专业本科生开设的一门专业选修课，主要通过多媒体教学和上机实验，使学生熟悉并掌握ANSYS软件，能够利用软件解决实际工作中遇到的有限元分析问题，为进一步学习或实际应用及参加科研工作开辟道路。具体的教学目的如下：

1、了解ANSYS软件的主要特点；

2、掌握ANSYS软件有关机械结构静力分析、动力学分析、优化设计及接触问题分析的功能和性能的使用方法；

3、能够用ANSYS软件软件解决实际工作中所遇到的大型科学和工程计算难题。

二、教学内容及基本要求

各章节主要内容及学时分配：

（一）本课程的主要章节

第一章 概论（讲课1学时）

ANSYS软件主要功能、主要技术特点、支持的图形传递标准与CAD软件的接口以及运行环境等。

第二章 ANSYS软件的基本使用（讲课2学时）多媒体教学部分（1个学时）

ANSYS软件界面下各窗口的功能，具体包括应用命令菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS架构及命令，具体包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理。

指导上机部分（1个学时）

学生自己上机熟悉ANSYS软件的命令，并对简单的例题进行有限元静、动态分析。

第三章 有限元模型的建立和后置处理（讲课4学时）

多媒体教学部分（2个学时）

ANSYS软件中坐标系统和坐标平面、节点和元素的定义、负载定义、复杂实体模型的建立方法等。对分析结果进行后处理，具体包括绘变形图、支反力列表、绘应力等值线图和网格密度检查等。

指导上机部分（2个学时）

学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYS软件的相关命令，练习输入和自己建立三维实体模型，并对复杂的结构进行有限元静、动态分析。

第四章 优化设计（讲课4学时）多媒体教学部分（2个学时）

首先给出一些基本的定义：设计变量、状态变量、目标函数、合理和不合理的设计、分析文件、迭代、循环和设计序列等，然后介绍优化设计的步骤，主要包括生成循环所用的分析文件、参数化建立模型、求解、提取并指定状态变量和目标函数、在ANSYS数据库里建立与分析文件中变量相对应的参数、选择优化工具或优化方法等。

指导上机部分（2个学时）

学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件对例题进行优化设计。

第五章 接触问题的有限元分析（讲课3学时）多媒体教学部分（1个学时）

简单了解接触问题的定义、接触协调条件、接触单元和一些接触问题的处理方法。面对面问题的建模和处理过程。

指导上机部分（2个学时）

学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件对例题进行有限元分析。

第六章 热变形问题的有限元分析（讲课2学时）

多媒体教学部分（1个学时）

如何用ANSYS 软件分析计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等。

指导上机部分（1个学时）

学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件计算由于热变形不均匀引起的应力

（三）考试权重

采用累加式的考核方法，即课程的总成绩由各次上机作业的成绩构成。

第一次上机作业成绩20%，第二次上机作业成绩30%，第三次上机作业成绩20%，第四次上机作业成绩20%，第五次上机作业成绩10%。

第五篇：ansys中施加梯形载荷总结

前段时间做的一个项目中，大量使用了梯形荷载，尤其是在柱坐标系下定义渐变荷载，查阅了一些资料，现将所学心得贴出，希望对您能有益处。(希望斑竹加分，呵呵)

1、使用格式

SFGRAD,LAB,SLKCN,SLDIR,SLZER,SLOPE

LAB：有效的表面荷载标签，如PRES、CONV、HFLUX等

SLKCN：斜率坐标系统的参考编号，默认为0。

SLDIR：斜率的方向。

SLZER：斜率基值为零的坐标位置。

SLOPE：每单位长度或每单位角度的载荷值。

然后可以使用SF、SFE、SFL、SFA命令再施加表面荷载，则每个节点处的载荷值为：

CVALUE=VALUE+(SLOPE*(COORD-SLZER))

2、若取消先前定义的梯度，则定义个没有指定值的SFGRAD即可。

3、在笛卡儿坐标系下的使用：

SFGRAD,PRES,0,Y,0,-25

!斜率为-25

NSEL，!选择压力施加的节点

SF，ALL，PRES，500

!在Y=0处为500，在Y=10处为250，在Y=20处为0

4、在柱坐标系下应遵循的规则(在柱坐标系下施加渐变荷载必须遵守这两条规则)

(1)SLZER以度表示，SLOPE以荷载/度表示。

(2)设置CSCIR，使待加载的表面不通过坐标系奇异点。

(3)选择SLZER，使之与CSCIR设置一致。如果奇异点在180度(CSCIR，KCN，0，默认)，SLZER应在-180-180之间。如果奇异点在0度处(CSCIR，KCN，1)，SLZER应在0度-360度之间。

5、在柱子坐标系下的使用举例。

因为做这个比较多而且相对在笛卡儿坐标系下复杂些，因此说的较多些

对位于局部柱坐标系11的半圆壳施加一个作用于外部的楔形压力，压力位置从-90位置的400逐渐变化到90度位置的580。

缺省情况下，奇异点位于柱坐标系中的180度，因此壳的坐标范围从-90-90度，施加命令流如下：

LOCAL，11，!定义局部柱坐标系

SFGRAD，PRES，11，Y，-90，1

!指定压力作用于-90度，斜率为1个单位/度

SF，ALL，PRES，400

!在-90度为400，在0度为490，在90度为580。

但如果把初始位置写为270度，则可能导致所施加的渐变荷载与要求的荷载值不同，这是因为奇异点默认情况下位于180度，这样就违背了4中的规则(3)，结果程序将这样施加荷载：在270度处施加荷载值为400，施加在90度位置处的荷载为220，施加与0度位置处的荷载值为130，施加于-90度位置处的载荷值为40，与原来所要施加荷载的期望不同。

假设将奇异点位置改变到0度，满足第3条规则(270度在0-360度之间)，但壳的上半部分，节点的坐标范围在0-90度之间，而壳的下半部分，节点的坐标范围在270-360度之间，待加载的表面通过奇异点，违背规则2，举例如下：

LOCAL,11，!定义局部柱坐标系

CSCIR，11，1

!将奇异点改变到0度

SFGRAD，PRES，11，Y，270，1

程序将使用270度位置的荷载400和1单位/度的斜率计算得到：施加于270度位置的载荷值为400，360度位置的载荷为490，90度位置的载荷为220，0度位置的载荷为130，违背规则2，在逐渐变化的载荷上将产生一个奇异点。

1、关于SLZER的定义，我同意楼主的理解，但是斜率基值为零的坐标位置不明确，比如在一个面的中上部分施加三角形的面荷载，顶部荷载为0，斜率为负值。这时，我的理解是slzer的位置在顶部，而按主的意思，slzer在底部（楼主的例子就是这样），这不符合实际的吧，因为通常的坐标系是y轴朝北为正的。

2、还是如上三角形的分布载荷，如果先划分网格再加载，这时应该只选择中上部的节点，这时怎么选择效率才高呢。

本人新手，还请指正！

例如从Y坐标为5的位置开始施加梯形荷载，初始值为100，斜率为-20，则在Y坐标为10的位置荷载值为0。

SFGRAD,PRES,0,Y,5,-20

NSEL。。

SF，ALL，PRES，100

2、可以根据坐标进行选择，例如 NSEL，S，LOC，Y（X或Z）。

/PREP7!* ET,1,SOLID65!* R,1,3, , , ,3, , RMORE, , ,3, , , ,!* UIMP,1,EX, , ,30e3, UIMP,1,NUXY, , ,.2, UIMP,1,ALPX, , , , UIMP,1,REFT, , , , UIMP,1,MU, , , , UIMP,1,DAMP, , , , UIMP,1,DENS, , , ,!* UIMP,3,EX, , ,200e3, UIMP,3,NUXY, , ,.27, UIMP,3,ALPX, , , , UIMP,3,REFT, , , , UIMP,3,MU, , , , UIMP,3,DAMP, , , , UIMP,3,DENS, , , ,!* TB,MKIN,1, , , ,!* TBMODIF,1,2,0.0005 TBMODIF,1,3,0.001 TBMODIF,1,4,0.002 TBMODIF,1,5,0.0025 TBMODIF,1,6,0.0038 TBMODIF,2,2,15 TBMODIF,2,3,24 TBMODIF,2,4,30 TBMODIF,2,5,29 TBMODIF,2,6,22 TB,CONCR,1, , , ,!* TBMODIF,2,1,0.6 TBMODIF,3,1,0.95 TBMODIF,4,1,3 TBMODIF,5,1,28 TB,BKIN,3, , , ,!* TBMODIF,2,1,210 TBMODIF,3,1,2e3

在ANSYS中如果要在一个面上施加沿某个方向变化的面荷载，需要有两步来完成： 这里以一个在圆筒内表面加内水压力的例子进行说明。

第一步，设置面荷载变化规律。如果面荷载沿Z向变化，后面指定面荷载从Z=100开始变化，并按斜率为-9800进行变化，可用如下语句

sfgrad,pres，z,100,-9800

!也就是准备在高100米的圆柱加内水压力吧

第二步，施加面荷载。在指定的面上施加按第一步设置的面荷载变化规律的面荷载。SFA,P51X,1,PRES,0 这个语句相当于在指定面上施加法向荷载(选圆筒体内表面)，在Z=100时荷载值为0，随Z坐标变化荷载值以变化率-9800进行变化，这样在Z=0时荷载值为-9800*100

每次用sfgrad进行设置后仅对随后的sfa命令有效，直倒下次再用sfgrad进行设置。

在面上施加荷载后，对模型剖分后可以执行以下命令来查看加的面荷载是否正确 /PSF,PRES,NORM,2,0,1

以箭头方式显示面荷载 sftran

将面荷载转化到有限元模型上

for example:

SFGRAD,PRES,0,Y,0,-25

!Y slope of-25 in global Cartesian

NSEL,...!Select nodes for pressure application

SF,ALL,PRES,500

!Pressure at all selected nodes:

!500 at Y=0, 250 at Y=10, 0 at Y=20

如果要选出最靠近某个坐标位置（x0,y0,z0）处的节点或关键点，很多人首先想到的就是通过如下系列命令来选择：

nsel,s,loc,x,x0 nsel,r,loc,y,y0 nsel,r,loc,z,z0

但当所选节点离（x0,y0,z0）较大时，这样选择会失效，最佳的选择方式是：

nn1=node(x0,y0,z0)!node()为一get函数，它将离（x0,y0,z0）最近的节点号赋予变量nn1 nsel,s，,nn1

类似的get函数非常多，请详细参考ANSYS APDL程序员指南。

设置荷载是叠加的sfcum,pres,add

否则，默认计算中认为最后一次的代替前面各此，不会产生叠加效果

以集中力的形式加载上去（不知道说的对不对？）

即：nsel,s，,1

*get,mm,node，count

f,all,fy,-60/ncont