Ansys應(yīng)用05ANSYSCommands

1、第5.1節(jié) ANSYS命令分類121第5章ANSYS 命令：基礎(chǔ)與觀念A(yù)NSYS Commands: Fundamentals andConcepts接下來(lái)連續(xù) 3 章是對(duì) ANSYS 中較基礎(chǔ)、較重要、或較常用的命令做系統(tǒng)化的介 紹，這個(gè)介紹將不只是走馬看花而已，它會(huì)討論到某一程度的深度，尤其是觀念 性的講解。但是對(duì)于每個(gè)命令的細(xì)節(jié)及熟練，還是有賴讀者自己勤奮地查閱 ANSYS Commands Reference Ref. 5 。這 3 章的主要目的是希望透過(guò)命令的介 紹，讓你可以對(duì) ANSYS 的功能做一個(gè)全盤性的認(rèn)識(shí)。 ANSYS 有超過(guò) 1000 個(gè) commands ，可是絕大部分

2、你可能都用不上， 因?yàn)楹芏嗝钜堰^(guò)時(shí)而用不上， 而有 一些雖未過(guò)時(shí)，但是卻很冷門，很少應(yīng)用。在這 3 章里，共挑選了約 200 多個(gè)命 令來(lái)介紹。為了要有系統(tǒng)地介紹這些命令，我們?cè)诒菊碌?1 節(jié)中對(duì)這些命令做一個(gè)系統(tǒng) 化的組織，這種組織方法不見(jiàn)得與 ANSYS 說(shuō)明書上的分類完全相同， 因?yàn)?ANSYS 說(shuō)明書必須對(duì)所有命令（包括過(guò)時(shí)或冷門的命令）分類，以至于對(duì)那些不了解 ANSYS 發(fā)展歷史的人來(lái)說(shuō)，有些分類實(shí)在令人難以理解。在這里我們的分類可以 拋開這種包袱，只挑一些有實(shí)用價(jià)值的命令，配合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的操作觀念來(lái)做分 類及介紹。再一次強(qiáng)調(diào)：對(duì)于每一個(gè)命令，我們著重于觀念性的介紹，至于詳細(xì) 的

3、使用說(shuō)明，你必須自行參閱 Ref. 5。根據(jù)本章第 1 節(jié)的分類后，我們依此分類將其均分成 3 章來(lái)討論這些命令。 本章著重在較基礎(chǔ)、較具觀念性、并且大多適用在所有模塊的命令。第 6 章介紹 前處理的命令。第 7 章介紹解題模塊（ solution ）的命令及后處理（包括 /POST1 及/POST26模塊）的命令。本章第 2 節(jié)介紹與準(zhǔn)備工作（ set up ）有關(guān)的命令，譬如清理數(shù)據(jù)庫(kù)命令 等。第 3 節(jié)介紹 ANSYS 數(shù)學(xué)式的語(yǔ)法及內(nèi)容，包括參數(shù)名稱的規(guī)定、運(yùn)算符號(hào)、 及 ANSYS 函數(shù)庫(kù)。第 4 節(jié)介紹坐標(biāo)系統(tǒng)及相關(guān)的命令。第 5 節(jié)介紹模型組成的 組件（model en titi

4、es ）,包括 keypo ints、lines、areas、volumes、no des、eleme nts 等，及如何去選取這些組件（以供后續(xù)操作） 。第5.1節(jié) ANSYS命令分類Classification of ANS YS Comma nds5.1.1 ANSYS程序結(jié)構(gòu).!.!Set upDefine parameters/PREP7 !. !. !. !En ter preprocessor Build solid model Define attribute tables Gen erate meshFINISH !Back to begi n level/SOLU !. !

5、. !. !En ter solverSpecify loadsSpecify soluti on opti ons Solve the modelFINISH !Back to begi n level/POST1 !. !. !En ter gen eral postprocessor Read a set of resultsPlot or print resultsFINISH !Back to begi n level/POST26 !. !. !En ter time history postprocessor Store soluti on in variablesPlot or

6、 print variablesFigure 5-1 典型的ANSYS分析程序?yàn)榱朔诸怉NSYS命令，我們依照前兩章所討論的三個(gè)例子（Procedures 3-1、4-1、 及4-2），將一個(gè)典型的 ANSYS程序從Figure 3-12進(jìn)一步地修改為Figure 5-1。參照Procedures 3-1、4-1、及4-2應(yīng)該有助于你了解 Figure 5-1的ANSYS程序。 一般進(jìn)行ANSYS分析，我們通常會(huì)在最開始做一些準(zhǔn)備工作（set up），這些工 作包括了跳出任何模塊（FINISH ）確?，F(xiàn)在是處于 begin level、清除數(shù)據(jù)庫(kù)（/CLEAR ）、定義一些參數(shù)（define

7、parameters ）等等。接著進(jìn)入前處理模塊(/PREP7 )。在前處理模塊中先去建一個(gè)實(shí)體模型( build solid model )，然后利 用這個(gè)實(shí)體模型去進(jìn)行元素切割。但在元素切割動(dòng)作前，要先去定義元素屬性表 (define attribute tables )然后再去指定將要產(chǎn)生的元素的屬性是什么，接著才是 切割的工作( generate mesh )。前處理完成后必須跳出此模塊( FINISH )，準(zhǔn)備 進(jìn)入解題模塊，而我們目前所得到的是一個(gè)不含負(fù)載的分析模型。接著進(jìn)入解題的模塊( /SOLU )，在此模塊要做的兩件工作是：先去指定負(fù)載 (specify loads )，再執(zhí)

8、行解題的命令(通常是 SOLVE )。但是對(duì)較復(fù)雜的問(wèn)題而 言(動(dòng)態(tài)分析、非線性分析等) ，在執(zhí)行解題之前需先設(shè)定一些與解題有關(guān)的參數(shù) (specify solution options )。完成解題的工作( solve the model )后，結(jié)果是儲(chǔ)存 在 Jobname.RST 檔案內(nèi)。跳 出 解 題 模 塊 后 ， 通 常 會(huì) 先 進(jìn) 入 一 般 后 處 理 模 塊 ( /POST1 ， general postprocessing )，針對(duì)某一組數(shù)據(jù)組( data set )做后處理的工作，必要的話先到 Jobname.RST 去讀一組數(shù)據(jù)組 (read a set of resu

9、lts )、然后畫出或印出結(jié)果 (plot or print results )；必要的話可以跳出 /POST1 ，再進(jìn)入歷時(shí)后處理模塊 (/POST26 ， time-history postprocessing )。/POST26是針對(duì)所有數(shù)據(jù)組做后處理的工作的， 通常你會(huì) 先去 Jobname.RST 讀取數(shù)據(jù)、 儲(chǔ)存在變 量中 ( store solution in variables )、然后將變量畫出或印出( plot or print variables )。當(dāng)然必要時(shí)仍可跳 出此/POST26 再重新進(jìn)入/POST1、/POST26 等。注意，F(xiàn)igure 5-1是典型的 AN

10、SYS 程序形式，而非唯一的程序形式；有些程序，譬如說(shuō)設(shè)計(jì)最佳化， 比 Figure 5-1 的形式要復(fù)雜一些 Chapter 14 。5.1.2 ANSYS 命令分類根據(jù) Figure 5-1 的程序，我們可以將 ANSYS 命令分類成如 Figure 5-2 所示的樣 子。注意， Figure 5-2 是命令的分類，并不是程序，譬如在 Preprocessing 之前的 命令，在執(zhí)行時(shí)并不一定是在 Preprocessing 之前。注意， Figure 5-2 亦列出了這 些命令介紹的章節(jié)。Set UpSec. 5.2.2En ter/Leave a ModuleSec. 5.2.3Par

11、ameters and Expressi onsSec. 5.3Coordin ate SystemsSec. 5.4En tities Selecti onsSec. 5.5.3Comp onentsSec. 5.5.4Preprocess ingChapter 6Solid Modeli ngSec. 6.1,6.2Keypo intsSec. 6.1.1LinesSec. 6.1.2AreasSec. 6.1.3VolumesSec. 6.1.4PrimitivesSec. 6.2.1Boolea nsSec. 6.2.2Element AttributesSec. 6.3ET Tabl

12、eSec. 6.3.2MP TableSec. 6.3.3R TableSec. 6.3.4CS TableSec. 5.4.7AttributesSec. 6.3.5Assig nmentMesh Gen erati onSec. 6.4, 6.5NodesSec. 6.4.1Eleme ntsSec. 6.4.2Mesh Size/Sh apeSec. 6.5.1Auto-Meshi ngSec. 6.5.2Soluti onChapter 7LoadsSec. 7.1Loads on An alysis ModelSec. 7.1.1Loads on Solid ModelSec. 7.

13、1.2In itial Con diti onsSec. 7.1.3Soluti on Opti onsSec. 7.2.1SolveSec. 7.2.2Gen eral Postprocess ingSec. 7.3Basic Comma ndsSec. 7.1, 7.2Eleme nt TablesSec. 7.3.3-4Path Operati onsSec. 7.3.5-6Graphics Con trolsSec. 7.3.7Time-History Postprocess ingSec. 7.4Figure 5-2Classificati on of ANSYS Comma nds

14、在 Figure 5-2 中，我們把所有命令分成五大類： Preprocessing 、 Solution 、 General Postprocessing 、Time-History Postprocessing 、及一般。一般這 一大類我們將它們放在 Figure 5-2 的最前面，包括 Set Up 、Enter/Leave a Module 、 Parameters and Expressions 、 Coordinate Systems 、 Entities Selections 、及 Components ；這些命令很多是通用于各模塊的；除此之外，這些命令需要很多觀 念上的解說(shuō)。S

15、et Up 命令包括 /CLEAR 、RESUME 等。 Parameters and Expressions 事實(shí) 上并不包含任何命令，而是提供了參數(shù)( parameters )及數(shù)學(xué)式( expressions ) 的語(yǔ)法。 ANSYS 語(yǔ)言和 FORTRAN 很相似，你可以將一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果指定給 一個(gè)變量(在 ANSYS 中稱為參數(shù))，譬如 A = B + C 。等號(hào)左邊是一個(gè)參數(shù)， 而等 號(hào)右邊稱為一個(gè)數(shù)學(xué)式( expression )。Enter/Leave a Module 是指如 /PREP7 、 /SOLU 、/POST1 、 /POST26 、及 FINISH 的命令。 C

16、oordinate Systems 這個(gè)類別包括建立 CS table 及指定使用坐 標(biāo)系統(tǒng)的命令； 在 3.3.7 小節(jié)我們提過(guò)元素屬性之一是其坐標(biāo)系統(tǒng)， 但是坐標(biāo)系統(tǒng) 不只使用在元素屬性而已，從模型的建立到應(yīng)力的輸出都需要參照適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系 統(tǒng)，這其中有許多觀念有待說(shuō)明。 Entities Selection 這一類別是指如 NSEL 的命 令。一個(gè)實(shí)體模型是由 keypoints、lines、areas、及 volumes 四種組件(entities ) 所組成，而一個(gè)分析模型則是由 nodes 及 elements 二種組件所組成。 當(dāng)我們要指 定負(fù)載在某些組件上時(shí)，我們需要先將這些組件

17、選擇出來(lái)。相同的組件則可以把 它組成一個(gè)組件( component )。Figure 5-2 中其它命令類別，相較之下比較容易理解。我們將 Preprocessing 命令分為三種： Solid Modeling 、 Element Attributes 、及 Mesh Generation 。 Solid Modeling 分類為 Keypoints、Lines、Areas、Volumes、Primitives、及 Booleans ； 前四者是提供作為 bottom-up 的方式來(lái)建立實(shí)體模型，后兩者則是提供作為 top-down 的方式來(lái)建立實(shí)體模型。 Element Attribute

18、s 分類為 ET Table、MP Table、 R Table、CS Table、及 Attributes Assignment 。其中 CS Table 事實(shí)上已包含在前 述 Coordi nate System 類別中。Mesh Gen eratio n 則分類為 Nodes、Eleme nts、 Mesh Size/Shape 、及 Auto-Meshing 。要產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)格( mesh )基本上有兩種方 式，一種是沒(méi)有先建立實(shí)體模型而直接去定義 nodes 的坐標(biāo)及 elements 的 node 第 5.1 節(jié) ANSYS 命令分類#編號(hào)，這種方式稱為 direct generat

19、ion ；通常簡(jiǎn)單的、規(guī)則性的問(wèn)題可以這種方式 會(huì)比較方便。不過(guò)大部分的情形時(shí)，我們是采用第二種方式：首先去建立一個(gè)實(shí) 體模型，再用自動(dòng)切割的命令（ auto meshing ），讓 ANSYS 去幫你做切割。不過(guò) 在切割之前， 我們要先給 ANSYS 一些暗示 或要求： element size 的大小、 element 的形狀等。 ANSYS 會(huì)盡量滿足你的要求。Solution 這個(gè)命令類別分為 Loads、Solution Options、及 Solve 三類。Loads 這一類別又分為： Loads on Analysis Model 、 Loads on Solid Model 、

20、及 Initial Conditions 。負(fù)載可以指定在分析模型上（即 nodes 或 elements 上）也可以指定 在實(shí)體模型上面（即 keypoints、lines、areas、或volumes ）。除此之外，動(dòng)態(tài)問(wèn) 題的問(wèn)題，還需要指定初始條件（ initial conditions ，即 t = 0 時(shí)的邊界條件）。 General Postprocessing 命令分為 Basic Commands 、 Element Tables、 Path Operations 、及 Graphics Controls 。 Basic Command 包括諸如 PLDISP 、 PLNSO

21、L 、 PLESOL 等命令（后兩者的差別我們會(huì)加以說(shuō)明） ，一般這些就夠用了，不過(guò)對(duì)于 較復(fù)雜的問(wèn)題而言，可能需要將每個(gè)元素的輸出數(shù)據(jù)存放在一個(gè)元素表（ element table ）中，然后再來(lái)操作這個(gè)元素表。 Pathing 意指沿著模型指定一條 路徑，然后沿著這條路徑，以 X-Y plot 的形式畫出某一反應(yīng)值出來(lái)（橫軸是延 著路徑的長(zhǎng)度，縱軸是某一反應(yīng)值） 。 Graphic Controls 的命令是為了要讓圖畫的 更好看，更清楚。第5.2節(jié)準(zhǔn)備工作125第5.2節(jié)準(zhǔn)備工作Set Up Comma nds5.2.1 ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)與檔案結(jié)構(gòu)Job name.DBFigure 5-

22、3 ANSYS Data Man ageme nt當(dāng)你要使用諸如 SET （/POST1命令，將在相關(guān)章節(jié)討論）、SAVE、或RESUME（后兩個(gè)命令將在下一小節(jié)討論）這些命令時(shí)，你必須對(duì)ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)（Database ）與相關(guān)檔案的結(jié)構(gòu)有一個(gè)概念性的理解。Figure 5-3是ANSYS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖中有三個(gè)部分，左邊代表數(shù)據(jù)庫(kù)（ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)是指主記億 體中結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)），右邊是兩個(gè)磁盤檔案，文件名分別是Job name.DB及Jobname.RST 檔案（記著，RST 代表 results of structural analysis ）。箭頭符號(hào) 代表它們之間的存取關(guān)系。我

23、們先來(lái)看一下主記億體里面的數(shù)據(jù)庫(kù)，DATABASE內(nèi)分成三個(gè)區(qū)域，分別儲(chǔ)存 model data、loads、及計(jì)算后的 results。 Model data 包括描述 solid model 及 analysis model 的所有數(shù)據(jù)，但不包括 loads。ANSYS 將 model data 及 loads 分開儲(chǔ)存的原因是因?yàn)橐粋€(gè) model可以定義一組以上的loads。解題完了以后，數(shù) 值解會(huì)同時(shí)寫在 Database中及Jobname.RST中，但是方式有點(diǎn)不一樣：寫在 Database中是覆蓋了原有的數(shù)值解，而寫在 Jobname.RST中的是附加在檔案的 最后面。也就是說(shuō)Da

24、tabase中同一時(shí)間只有一組數(shù)據(jù)組（最新計(jì)算的結(jié)果），而 Jobname.RST儲(chǔ)存了所有數(shù)據(jù)組。記得Database是在主存儲(chǔ)器中，當(dāng)你離開 ANSYS時(shí)，主存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)也一 起被清除。所以如果你要離開ANSYS又要保留Database時(shí)，可以使用SAVE命 令將整個(gè)Database儲(chǔ)存在Jobname.DB檔案中。下一次再啟動(dòng) ANSYS后可以 使用RESUME命令將Jobname.DB讀入Database，恢復(fù)原來(lái)位離開 ANSYS前 的狀態(tài)。Jobname.DB和Database是完全一樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在你的工作目錄（working directory，請(qǐng)參閱3.1.2小節(jié)）上有許多檔

25、案，除 了 Job name.DB、Job name. RST 檔案外，還有兩個(gè)檔案你或許也有興趣：一個(gè)是 Jobname.ERR，另一個(gè)是Jobname.LOG ;這兩個(gè)檔案都是純文字文件，前者是 儲(chǔ)存錯(cuò)誤或警告信息，后者是紀(jì)錄所有執(zhí)行過(guò)的命令，你可以將Job name.LOG內(nèi)的命令重新執(zhí)行。5.2.2 Set Up 命令01FINISH02/CLEAR03/TITLE, Title04/FILNAME, Fn ame05/SHOW, Fn ame, Ext06RESUME, Fn ame, Ext, Dir07SAVE, Fn ame, Ext, Dir進(jìn)入前處理之前的準(zhǔn)備工作除了設(shè)定一

26、些參數(shù)的初始值外之外，你可能會(huì)用 到以上的命令。FINISH命令是跳出任何模塊，使用在 ANSYS程序的最開始是為 了確保目前是在在 begin level Sec. 3.3.4。/CLEAR命令是用來(lái)清除 Database， 此命令必須在begin level下使用。/TITLE命令用來(lái)指定一個(gè)標(biāo)題，這個(gè)標(biāo)題會(huì)出 現(xiàn)在graphics window Sec. 3.1.3 的下方。這個(gè)標(biāo)題通常是整個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)題，但是你可以重復(fù)使用/TITLE來(lái)隨時(shí)改變項(xiàng)目的標(biāo)題，讓你較容易去區(qū)別目前的圖形 輸出。/FILNAME命令是用來(lái)改變目前的 Job name的。注意，ANSYS執(zhí)行中會(huì) 在工作檔案中會(huì)產(chǎn)

27、生許多檔案，這些檔案都是以當(dāng)時(shí)的Job name為檔名，當(dāng)你用/FILNAME更改Job name后，這些已經(jīng)存在的檔名并不會(huì)跟著改名。/SHOW命令在指定圖形輸出的目的地， 預(yù)設(shè)是Graphics Window，但是你可 以指定圖形輸出至磁盤文件。當(dāng)你在第一個(gè)參數(shù)指定一個(gè)檔名時(shí)，ANSYS會(huì)以自己特定的圖形格式一張一張地連續(xù)存在此檔案中，以后你必須以Display（ANSYS公用程序，請(qǐng)參考Sec. 3.1.1 ）來(lái)觀看。但是這通常不是很方便的，我們通常希望 以通用的、標(biāo)準(zhǔn)的圖形文件格式（如 JPEG、TIFF、PostScript等）來(lái)儲(chǔ)存。你可 以在/SHOW 命令的第一個(gè)參數(shù)輸入格式名

28、稱（譬如 /SHOW, JPEG），然后 ANSYS以后的圖形輸出就會(huì)以每一張一個(gè)檔案的方式儲(chǔ)存在你的工作目錄里面， 檔案的名字將會(huì)是如jobname000.JPG、jobname001 .JPG 等。SAVE命令是將Database整個(gè)儲(chǔ)存到一個(gè)檔案（Jobname.DB ），你通常是在 程序的最后部分，即將要離開ANSYS之前才會(huì)使用這個(gè)命令，但是我們將SAVE 命令放在這里討論是因?yàn)橐?RESUME命令一起介紹罷了。 RESUME是把儲(chǔ)存 在磁盤檔案（Jobname.DB ）里的數(shù)據(jù)（和Database完全一樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）讀入 Database內(nèi)（請(qǐng)參考Figure 5-3 ）。RES

29、UME常常作為準(zhǔn)備工作命令之一：把以 前的數(shù)據(jù)讀到Database里面，可以繼續(xù)以前的工作。5.2.3進(jìn)入與離開模塊01/PREP702/SOLU03/POST104/POST2605/OPT06FINISH07/EXIT如果你了解Figure 3-13的意義，那么以上這幾個(gè)命令是很容易了解的：/PREP7、 第 5.2 節(jié) 準(zhǔn)備工作#/SOLU 、/POST1 、/POST26 、/OPT 分別是進(jìn)入前處理模塊、解題模塊、一般后 處理模塊、歷時(shí)后處理模塊、及設(shè)計(jì)最佳化模塊。 FINISH 是跳出某一模塊，回到 begin level 。最后 /EXIT 命令是完全離開 ANSYS 。第 5.

30、3 節(jié) ANSYS 數(shù)學(xué)式129第5.3節(jié) ANSYS數(shù)學(xué)式ANS YS Expressio ns5.3.1 ANSYS 數(shù)學(xué)式01X=A+B02P=(R2+R1)/203D=-B+(E*2)-(4*A*C)04XYZ=(AB)+Y*205INC=A1+(31.4/9)06M=(X2-X1)*2-(Y2-Y1)*2)/207PI=ACOS(-1)08Z3=COS(2*THETA)-Z1*209R2=SQRT(ABS(R1-3)10X=RAND(-24,R2)11*AFUN,DEG12THETA=ATAN(SQRT(3)13PHI=ATAN2(-SQRT(3),-1)14*AFUN,RAD15X

31、249=NX(249)16SLOPE=(KY(2)-KY(1)/(KX(2)-KX(1)以上都是符合ANSYS語(yǔ)法的命令，它們的意義是將等號(hào)右邊數(shù)學(xué)式(expressions)的計(jì)算值指定給等號(hào)左邊的參數(shù) (parameters )。參數(shù)的使用不須事先宣告(除非是 array 參數(shù)Ref. 20, Sec. 3.11. Array Parameters)，但是 名稱必須符合規(guī)定Sec. 5.3.2。在進(jìn)入前處理前的準(zhǔn)備階段，我們常將一些重要 的設(shè)計(jì)參數(shù)放在這個(gè)部分并且設(shè)定初始值，如果以后設(shè)計(jì)有所變更，只要改變這 些初始值就可以了。當(dāng)然，指定參數(shù)值不一定要在進(jìn)入前處理前的準(zhǔn)備階段，而 是可以在程

32、序的任何模塊內(nèi)。ANSYS的數(shù)學(xué)式基本上和FORTRAN的語(yǔ)法是非常類似的。一個(gè)數(shù)學(xué)式可 以很實(shí)用地(但是不夠嚴(yán)謹(jǐn))做如下的定義：一個(gè)數(shù)學(xué)式是常數(shù)、參數(shù)、函數(shù)、 運(yùn)算符號(hào)、及括號(hào)的有意義的組合 (An expression is a meaningful combination of constants, parameters, functions, operators, and parentheses )。以上的定義不夠 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤皆谟趯?duì)有意義的組合沒(méi)有進(jìn)一步的定義，但是我假設(shè)你應(yīng)該有足 夠的背景去了解什么是有意義的組合 。正式的定義請(qǐng)參考 Ref. 20, Sec. 3.8 Paramet

33、ric Expressions 。接下來(lái)的 3 個(gè)小節(jié)將分別討論參數(shù)名稱的規(guī)定( Sec. 5.3.2 )、運(yùn)算符號(hào)( Sec. 5.3.3 )、及函數(shù)( Sec. 5.3.4 )。以上的 16 個(gè)例子，大部分的例子可以直接理解，但是有一些必須加以說(shuō)明。第 4 個(gè)例子含有邏輯運(yùn)算符號(hào)，當(dāng)兩個(gè)運(yùn)算子( operands )經(jīng)邏輯運(yùn)算后，若是 true 則結(jié)果取第一個(gè)運(yùn)算子的值，若是 false 則結(jié)果取第二個(gè)運(yùn)算子的值。譬如 C =A B的運(yùn)算結(jié)果，若A=B則C的值等于B。第7、 8 個(gè)例子用到三角函數(shù)，預(yù)設(shè)的角度單位是 radian ，(和 FORTRAN 一致)。第 11 個(gè)例子是使用 *A

34、FUN 命令將角度單位改為 degree 。注意，第 14 行又改回 radian 。 第 16 個(gè)例子使用到 array 參數(shù)， array 參數(shù)必須事先宣告，與 FORTRAN 語(yǔ)法相 似。若需要使用到 array 參數(shù)請(qǐng)參閱 *DIM 命令及 Ref. 20, Sec. 3.11. Array Parameters 。5.3.2 參數(shù)名稱ANSYS 參數(shù)名稱的規(guī)定幾乎完全和 FORTRAN 的變量名稱一樣，不一樣的只是 長(zhǎng)度而已。 ANSYS 參數(shù)名稱不分大小寫( case insensitive )，第一個(gè)字必須以英 文字母為開頭， 第二個(gè)字以后可以是英文字母、 數(shù)字、還有底線( _，

35、 underscore )， 有意義的長(zhǎng)度是 8 個(gè)字之內(nèi)，超過(guò) 8 個(gè)字的部分會(huì)被視為不存在。合法的參數(shù)名 稱如：ABC, PI, X_OR_Y ;不合法的參數(shù)名稱如：NEW_VALUE, 2CF3, M&E。若 需進(jìn)一步了解，請(qǐng)參閱 Ref. 20, Sec. 3.2. Guidelines for Parameter Names 。5.3.3 ANSYS 運(yùn)算符號(hào)Figure 5-4 列出 ANSYS 的運(yùn)算符號(hào)：加、減、乘、除、指數(shù)、小于、及大于。前 面 4 個(gè)是你很熟悉的：指數(shù)符號(hào)( *)對(duì) FORTRAN 的使用者來(lái)說(shuō)也是很熟悉，但是若你從來(lái)沒(méi)學(xué)過(guò)FORTRAN則會(huì)有點(diǎn)陌生。最后兩

36、個(gè)是邏輯運(yùn)算符號(hào)，當(dāng)兩 個(gè)運(yùn)算子（opera nds ）經(jīng)邏輯運(yùn)算后，若是true則結(jié)果取第一個(gè)運(yùn)算子的值，若 是false則結(jié)果取第二個(gè)運(yùn)算子的值。有關(guān)運(yùn)算符號(hào)若需進(jìn)一步了解，請(qǐng)參閱Ref.20, Sec. 3.8. Parametric Expressi ons 。OperatorDescriptio n+Additi on-Subtractio n*Multiplicati on/Divisio n*Exp onen tiati onGreater-tha nFigure 5-4 ANSYS Operators5.3.4 ANSYS數(shù)學(xué)函數(shù)ABS(X)SQRT(X)SIN(X)TANH(

37、X)SIGN(X,Y)NINT(X)COS(X)ASIN(X)EXP(X)MOD(X,Y)TAN(X)ACOS(X)LOG(X)RAND(X,Y)SINH(X)ATAN(X)LOG10(X)GDIS(X,Y)COSH(X)ATAN2(Y,X)Figure 5-5Freque ntly Used FORTRAN-Like Fun ctio nsANSYS內(nèi)建的函數(shù)可以分成兩類：（一）和FORTRAN內(nèi)建完全一樣的的數(shù)學(xué)函 數(shù)，所以稱為 FORTRAN-Like Functions ，如 Figure 5-5 所示；（二）稱為 ANSYSGET Functions，如Figure 5-6所示，我們

38、將在下一小節(jié)討論。Figure 5-5中的數(shù)學(xué)函數(shù)大部分可以一目了然， 少部分需進(jìn)一步理解的，或是 沒(méi)有列在Figure 5-5的數(shù)學(xué)函數(shù)（這些都是很少用到的），你可以參閱Ref. 20, Sec.131第 5 章 ANSYS 命令：基礎(chǔ)與觀念3.9. Parametric Functions。在此需要再?gòu)?qiáng)調(diào)一次的是，當(dāng)你使用三角函數(shù)時(shí)，預(yù) 設(shè)的角度值是采用radian，如果你要改為degree，請(qǐng)使用*AFUN命令。5.3.5 ANSYS “ *GE FunctionsCoordin ateID NumberDOF ResultsNX(N)NODE(X,Y ,Z)UX(N)TEMP(N)EN

39、DS(N)NY(N)KP(X,Y,Z)UY(N)PRES(N)VOLT(N)NZ(N)UZ(N)VX(N)MAG(N)KX(N)ROTX(N)VY(N)AX(N)KY(N)ROTY(N)VZ(N)AY(N)KZ(N)ROTZ(N)ENKE(N)AZ(N)Figure 5-6 Freque ntly Used ANSYS GET Fun ctio nsFigure 5-6列出常用的 GET函數(shù)(其它不常用的請(qǐng)參閱 Ref. 20, Sec. 3.3.3.2. Using In-line Get Functions )。這些函數(shù)稱為 GET函數(shù)的原因是因?yàn)樗鼈兺ǔＪ?到Database去獲取(GE

40、T)信息，另一個(gè)原因是這些信息也可以經(jīng)由*GET命令Ref. 5獲得。Figure 5-6列出三類函數(shù)。第一類會(huì)傳回某個(gè) entity( node或keypoint)的坐 標(biāo)。第二類會(huì)傳回指定的坐標(biāo)上的 entity (node或keypoint )的ID number，如 果這個(gè)坐標(biāo)上沒(méi)有一個(gè)entity，那么會(huì)傳回最接近的entity。第三類稱為degrees of freedom results，這些函數(shù)可以傳回解題后的結(jié)果，但只限 degrees of freedom : 結(jié)構(gòu)分析是指變位 UX、UY、UZ，有些元素還有轉(zhuǎn)角 ROTX、ROTY、ROTZ ;熱 分析是溫度TEMP ;流

41、場(chǎng)分析包括壓力PRES，流速VX、VY、VZ , tubule nee還 包括 ENKE (kinetic energy)及 ENDS (kinetic energy dissipation rate )；電場(chǎng)分 析是電壓VOLT ;磁場(chǎng)分析則是磁位能 MAG或AX、AY、AZ。第 5.4 節(jié) 坐標(biāo)系統(tǒng)Coordinate Systems5.4.1 為什么需要坐標(biāo)系統(tǒng)？在 ANSYS 中，坐標(biāo)系統(tǒng)（ coordinate system ，CS ）的使用是有點(diǎn)復(fù)雜的。在 Procedure 3-1 、Procedure 4-1 、及 Procedure 4-2 中，我們自始至終只使用到一 種坐標(biāo)

42、系統(tǒng)（global直角坐標(biāo)系統(tǒng)）所以并不覺(jué)得復(fù)雜，但是廣泛而言，建立solid model 或 analysis model 除了 global 坐標(biāo)系統(tǒng)外還可以使用到很多臨時(shí)需要的 local 坐標(biāo)系統(tǒng)。此外，輸入材料參數(shù)時(shí)有時(shí)候（當(dāng)材料有方向性時(shí)）也需要參照 到元素坐標(biāo)系統(tǒng)，輸出變位、應(yīng)力、應(yīng)變也都需要參照到坐標(biāo)系統(tǒng)。以上所舉的 坐標(biāo)系統(tǒng)都可以是不一樣的。理論上，每一種輸入或輸出的量或坐標(biāo)值都可以參 照不同的坐標(biāo)系統(tǒng)，這樣我們就須要很多的坐標(biāo)系統(tǒng)。這些坐標(biāo)系統(tǒng)被存放在一 個(gè)稱為坐標(biāo)系統(tǒng)表（CS Table）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)，需要的時(shí)候我們以編號(hào)來(lái)識(shí)別這 些坐標(biāo)系統(tǒng)。本節(jié)對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)的說(shuō)明許多取

43、材自 Ref. 19, Chapter 3. Coordinate Systems, 及 Chapter 4. Using Working Planes 。5.4.2 Global Coordinate System 當(dāng)你進(jìn)入前處理模塊開始建構(gòu)實(shí)體模型或直接建立分析模型之前，你應(yīng)該已經(jīng)在 心中選定好你的坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)、及三個(gè)軸（ x、y、z 軸）的方向，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng) 就稱為 Global CS 。你不用告訴 ANSYS 它的原點(diǎn)及三個(gè)軸的方向， 但是你必須告 訴 ANSYS 它是 Cartesian 、Cylindrical 、或是 Spherical 。ANSYS內(nèi)部維護(hù)一個(gè)CS Table

44、，它預(yù)先定義了四個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，編號(hào)是 0、1、 2、 5，你可以直接去參照它們，而不必使用任何命令去定義它們。這些坐標(biāo)系統(tǒng) 如 Figure 5-7 所示（本圖片取材自 Ref. 19, Sec. 3.2.1. Global Coordinate Systems ），編號(hào) 0 號(hào)是直角坐標(biāo)系統(tǒng)（ Cartesian CS）， 1 號(hào)是圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)（ Cylindrical CS ）， 2 號(hào)是圓球坐標(biāo)系統(tǒng) （ Spherical CS ）， 5 號(hào)也是圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)，但是1號(hào)坐標(biāo)系統(tǒng)的高度方向是指向z方向，5號(hào)坐標(biāo)系統(tǒng)的高度方向則是指向y第 5.4 節(jié) 坐標(biāo)系統(tǒng)137方向。這五個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)都稱為 G

45、lobal CS ,因?yàn)樗鼈兊脑c(diǎn)及三個(gè)軸都和你心中的Global CS永遠(yuǎn)是重合的。在 ANSYS中，坐標(biāo)一律用X, Y, Z來(lái)表示，可是它們 并不一定表示直角坐標(biāo)；如果是圓柱坐標(biāo)的話， X, Y, Z必須解釋成R, , Z ;如 果是圓球坐標(biāo)的話，X, Y, Z必須解釋成R,，依此類推。當(dāng)你需要參照坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，若沒(méi)有指定，預(yù)設(shè)就是編號(hào)0號(hào)的直角坐標(biāo)系統(tǒng)。你目前用來(lái)建構(gòu)模型（Solid Model或Analysis Model ）的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為 Active CS。(0) Cailesian (X,Y ,Z) Cylindrical (R,Z) Spherical (R,(5) Cylind

46、rical (R,Y)Figure 5-7Predefi ned Global Coordi nate Systems Ref. 19, Sec. 3.2.15.4.3 Local Coordinate Systems對(duì)于很多幾何形狀不是很復(fù)雜的問(wèn)題而言，F(xiàn)igure 5-7這些預(yù)設(shè)的坐標(biāo)系統(tǒng)已經(jīng)足 以使用。但是對(duì)其他較復(fù)雜的情形而言，你可能需要參照其它的CS。你可以在CS Table中定義新的坐標(biāo)系統(tǒng)，但是編號(hào)必須是11或以上（10以下保留給ANSYS 使用）；你自己定義的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為 Local CS。要定義一個(gè)Local CS，你必須從 參照某一個(gè)Global CS開始；你需要輸入三個(gè)信

47、息：第一是你所參照的Global CS 是哪一個(gè)（0、1、2、3、或5號(hào)，又稱為CS type），第二是你的原點(diǎn)的位置（相 對(duì)于這個(gè)Global CS而言），第三是X、丫、Z軸的方向（也是相對(duì)于這個(gè) Global CS而言）5.4.4 CS Table你現(xiàn)在可以想象CS Table就像Figure 5-8所示，從0號(hào)開始編排：0號(hào)是Global Cartesian CS、1 號(hào)是以 z 軸為高度方向的 Global Cylindrical CS、2 號(hào)是 Global Spherical CS、5號(hào)是以y軸為高度方向的 Global Cylindrical CS。第11號(hào)以后是 用來(lái)儲(chǔ)存你自己

48、定義的Local CS。6至10號(hào)目前沒(méi)有使用（而且禁止存放 Local CS ）。第4號(hào)則存著一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為 Working Plane，它一開始是與0號(hào)坐標(biāo) 系統(tǒng)一致的，但是你隨時(shí)可以去改變它，所以4號(hào)坐標(biāo)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的坐標(biāo)系統(tǒng)，常常被用來(lái)作為一個(gè)臨時(shí)的 Local CS。有關(guān)Working Plane我們將在下一小 節(jié)說(shuō)明。IDDescripti on0Global Cartesian (X,Y,Z)1Global Cyli ndrical (R,Z)2Global Spherical (R,)3(Reserved)4Worki ng Pla ne5Global Cyli ndri

49、cal (R,Y)6-10(Reserved)11User Defined Local CS12User Defined Local CSFigure 5-8 The CS Table5.4.5 Working PlaneWorking Plane （ WP ）是一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，原來(lái)的用途是顯示在 Graphics Window 上做為交談式的圖形輸入（in teractive graphics input）的輔助工具。本書全部使 用文字式的命令輸入，那 WP有何用途呢？首先，因?yàn)?ANSYS有一些命令是必 須參照WP的（Primitive命令Sec. 6.2.1）。第二，許多命令可以讓你很容易

50、移 動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè) WP Sec. 5.4.9 ，所以常常被用來(lái)作為一個(gè)臨時(shí)的 Local CS 。在建 構(gòu) solid model 時(shí)，若你指定坐標(biāo)系統(tǒng)是第 4 號(hào)的，那就是使用 WP 作為 Active CS ， 你只要去改變（移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)） WP，你的Active CS就跟著改變。作者自已很喜歡 這樣子來(lái)建構(gòu) model 。有關(guān) WP 更詳盡的說(shuō)明，可以參閱 Ref. 19，Chapter 4. Using Working Planes 。5.4.6 Use of Coordinate Systems 前面提過(guò)不同場(chǎng)合下，我們常使用不同的 CS 。除了你目前用來(lái)建構(gòu)模型（ Solid Mod

51、el 或 Analysis Model ）的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為 Active CS 外，以下我們還要介紹四個(gè) 與 Active CS 平行的名詞：Element CS、Nodal CS、Results CS、Display CS。Element CS 前面已經(jīng)解釋過(guò)了，當(dāng)你在輸入材料性質(zhì)，或輸出每一個(gè) element的應(yīng)力應(yīng)變時(shí)，你需要參照一個(gè)CS，這個(gè)就是 Element CS。每一個(gè)element都可以有自己的CS，但是預(yù)設(shè)的CS （請(qǐng)參考每一 element的說(shuō)明Ref. 6）在大部分的情形下都能符合所需。Nodal C S 如同每個(gè) element 都會(huì)附著一個(gè) Element CS 一樣，

52、每一個(gè) node也都附著一個(gè)Nodal CS。這個(gè)CS的用途是輸入node上的負(fù)載時(shí)或輸出 node 上的變位時(shí)作為參照的。 預(yù)設(shè)的 Nodal CS 是 0 號(hào)，也就是說(shuō)原點(diǎn)是在 node 上而三個(gè)軸則平行于 Global Cartesian CS 的三個(gè)軸。Result CS當(dāng)你將應(yīng)力應(yīng)變以 con tour的方式顯示在 Graphics Win dow時(shí)，必須參照一個(gè)統(tǒng)一的 CS （而不是每個(gè)element參照自己的CS，那樣子畫出 來(lái)沒(méi)有很大意義），這個(gè)就是Results CS。對(duì)許多簡(jiǎn)單的幾何形狀而言，預(yù)設(shè)的 Global Cartesian CS （0 號(hào)）就足夠了。Display

53、 CS 模型建構(gòu)時(shí)參照了許多不同的 CS（有Global CS、Local CS ）， 當(dāng)你要列出模型數(shù)據(jù)（譬如節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值）時(shí)， 需要指定一個(gè) CS 供其參照，這就是 Display CS 。對(duì)許多簡(jiǎn)單的幾何形狀而言，預(yù)設(shè)的 Global Cartesian CS （0號(hào)） 就足夠了。5.4.7 CS Table 命令01020304LOCAL, KCN, KCS, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX CLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX CSWPLA, KCN, KCSCSLIST有了上一小節(jié)所解說(shuō)的觀念以后，這一

54、小節(jié)要介紹的是和CS Table有關(guān)的命令。LOCAL命令用來(lái)在CS Table上定義一個(gè)新的CS : KCN是指這個(gè)新CS的編號(hào)（11或以上）；KCS是你所參照的Global CS的編號(hào)（0、1、2、5,又稱為坐標(biāo) 系統(tǒng)類別，CS Type）； XC, YC, ZC 是原點(diǎn)坐標(biāo)；而THXY, THYZ, THZX 則分別 是z、x、y軸的旋轉(zhuǎn)角度。CLOCAL命令和LOCAL命令是類似的，唯一不一樣 是在于XL, YL, ZL （新的原點(diǎn)坐標(biāo)）是參照目前的 Active CS而非Global CS。CSWPLA命令也是在CS Table中定義一個(gè)Local CS，此CS與目前的 Workin

55、g Plane 致。注意，以上三個(gè)命令（LOCAL，CLOCAL、及CSWPLA ）除了定義 新的CS夕卜，同時(shí)以此CS作為Active CS。CSLIST命令是用來(lái)以文字方式列出 CS Table的內(nèi)容。5.4.8指定坐標(biāo)系統(tǒng)命令01 CSYS, KCN020304DSYS, KCNESYS, KCNRSYS, KCN05 NROTAT, NODE1, NODE2, NINC建立了一個(gè)CS Table，你就可以指定一個(gè) CS來(lái)做為Active CS、Element CS、 Results CS、或Display CS。這就是前面四個(gè)命令的用途：CSYS命令指定目前的 Active CS，用來(lái)

56、建構(gòu) Solid Model 或是 Analysis Model ； DSYS 命令指定 Display CS ； ESYS命令指定即將產(chǎn)生的 elements所要使用的Element CS ； RSYS命令 則指定Result CS。注意，以上并沒(méi)有一個(gè)命令直接指定Nodal CS。Nodal CS 一開始就預(yù)設(shè)附在每個(gè)node上（原點(diǎn)是在node 上），而三個(gè)軸是平行于 Global Cartesian CS 的。139第5章 ANSYS命令：基礎(chǔ)與觀念NROTAT命令是用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)Nodal CS，使得它們的三個(gè)軸分別平行于目前的Active CS。Figure 5-9 舉了三個(gè)例子說(shuō)明本圖片取材自 Ref. 19, Sec. 3.4. NodalCoordinate Systems，圖中 XY 代表 global CS，而 11 代表一個(gè) local CS。(a) Parallel to g