《Ansys 應(yīng)用》05 ANSYS Commands

1、第5章 ANSYS命令：基礎(chǔ)與觀念115第5章ANSYS命令：基礎(chǔ)與觀念A(yù)NSYS Commands: Fundamentals and Concepts接下來連續(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1000個(gè)commands，可是絕大部分你可能都用不上，因?yàn)楹芏嗝钜堰^時(shí)

2、而用不上，而有一些雖未過時(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)命令來介紹。為了要有系統(tǒng)地介紹這些命令，我們?cè)诒菊碌?節(jié)中對(duì)這些命令做一個(gè)系統(tǒng)化的組織，這種組織方法不見得與ANSYS說明書上的分類完全相同，因?yàn)锳NSYS說明書必須對(duì)所有命令（包括過時(shí)或冷門的命令）分類，以至于對(duì)那些不了解ANSYS發(fā)展歷史的人來說，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)的使用說明，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

3、其均分成3章來討論這些命令。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)庫命令等。第3節(jié)介紹ANSYS數(shù)學(xué)式的語法及內(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。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 entities），包括keypoints、lines、areas、volumes、nodes、elements等，及如何去選取這些組件（以供后續(xù)操作）。

4、第5.1節(jié) ANSYS命令分類121第5.1節(jié) ANSYS命令分類Classification of ANSYS Commands5.1.1 ANSYS程序結(jié)構(gòu).        ! Set up  .      ! Define parameters/PREP7     ! Enter preprocessor  .      ! Build solid model&

5、#160; .      ! Define attribute tables  .      ! Generate mesh  FINISH   ! Back to begin level/SOLU      ! Enter solver  .      ! Specify loads  .    

6、  ! Specify solution options  .      ! Solve the model  FINISH   ! Back to begin level/POST1     ! Enter general postprocessor  .      ! Read a set of results  .      ! P

7、lot or print results  FINISH   ! Back to begin level/POST26    ! Enter time history postprocessor  .      ! Store solution in variables  .      ! Plot or 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

8、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（/CLEAR）、定義一些參數(shù)（define 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 mode

9、l），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)行解題的命令（通常是SOLVE）。但是對(duì)較復(fù)雜的問題而言（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 o

10、ptions）。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 results）、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

11、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ANSYS 程序形式，而非唯一的程序形式；有些程序，譬如說設(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，F(xiàn)igure 5-2是命令的分類，并

12、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，F(xiàn)igure 5-2亦列出了這些命令介紹的章節(jié)。l Set Up l Enter/Leave a Modulel Parameters and Expressions l Coordinate Systemsl Entities Selections l Components l Preprocessing n Solid Modeling u Keypoints u Lines u Areas u Volumes u Primitives u Booleans n Element

13、Attributesu ET Tableu MP Tableu R Tableu CS Tableu Attributes Assignmentn Mesh Generation  u Nodes  u Elements  u Mesh Size/Shape u Auto-Meshingl Solution n Loads u Loads on Analysis Model u Loads on Solid Model u Initial Conditions n Solution Options n Solve l Gen

14、eral Postprocessing n Basic Commands n Element Tables n Path Operations n Graphics Controls l Time-History Postprocessing Sec. 5.2.2Sec. 5.2.3Sec. 5.3Sec. 5.4Sec. 5.5.3Sec. 5.5.4Chapter 6Sec. 6.1, 6.2Sec. 6.1.1Sec. 6.1.2Sec. 6.1.3Sec. 6.1.4Sec. 6.2.1Sec. 6.2.2Sec. 6.3Sec. 6.3.2Sec. 6.3.3Sec. 6.3.4Se

15、c. 5.4.7Sec. 6.3.5Sec. 6.4, 6.5Sec. 6.4.1Sec. 6.4.2Sec. 6.5.1Sec. 6.5.2Chapter 7Sec. 7.1Sec. 7.1.1Sec. 7.1.2Sec. 7.1.3Sec. 7.2.1Sec. 7.2.2Sec. 7.3Sec. 7.1, 7.2Sec. 7.3.3-4Sec. 7.3.5-6Sec. 7.3.7Sec. 7.4Figure 5-2 Classification of ANSYS Commands在Figure 5-2中，我們把所有命令分成五大類：Preprocessing、Solution、General

16、 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。Set 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

17、）及數(shù)學(xué)式（expressions）的語法。ANSYS語言和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。Coordinate 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

18、中有許多觀念有待說明。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選擇出來。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

19、 Modeling分類為Keypoints、Lines、Areas、Volumes、Primitives、及Booleans；前四者是提供作為bottom-up的方式來建立實(shí)體模型，后兩者則是提供作為top-down的方式來建立實(shí)體模型。Element Attributes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Coordinate System類別中。Mesh Generation則分類為Nodes、Elements、Mesh Size/Shape、及Auto-Meshin

20、g。要產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)格（mesh）基本上有兩種方式，一種是沒有先建立實(shí)體模型而直接去定義nodes的坐標(biāo)及elements的node編號(hào)，這種方式稱為direct generation；通常簡(jiǎn)單的、規(guī)則性的問題可以這種方式會(huì)比較方便。不過大部分的情形時(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L(zhǎng)oads、Solution Options、及Solve

21、三類。Loads這一類別又分為：Loads on Analysis Model、Loads on Solid Model、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)問題的問題，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 Con

22、trols。Basic Command包括諸如PLDISP、PLNSOL、PLESOL等命令（后兩者的差別我們會(huì)加以說明），一般這些就夠用了，不過對(duì)于較復(fù)雜的問題而言，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（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 Commands5.2.1 ANSYS數(shù)據(jù)庫與檔案結(jié)構(gòu)M

23、odelLoadsResultJobname.DBResult at t1Result at t2etc.Jobname.RSTModelLoadsResultDatabaseFigure 5-3 ANSYS Data Management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（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（ANSYS數(shù)據(jù)庫是指主記億體中結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)），右邊是兩個(gè)磁盤檔案，文件名

24、分別是Jobname.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。我們先來看一下主記億體里面的數(shù)據(jù)庫，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l(fā)oads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，

25、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Database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)原來位離開ANSYS前的狀態(tài)。Jobname.DB和Data

26、base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)）上有許多檔案，除了Jobname.DB、Jobname.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)行過的命令，你可以將Jobname.LOG內(nèi)的命令重新執(zhí)行。5.2.2 Set Up命令01020304050607FINISH/CLEAR/TITLE, Title/FILNAME, Fname/SHOW, Fname, ExtRESUME, Fname, Ext,

27、 Dir SAVE, Fname, Ext, Dir進(jìn)入前處理之前的準(zhǔn)備工作除了設(shè)定一些參數(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命令是用來清除Database，此命令必須在begin level下使用。/TITLE命令用來指定一個(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

28、是用來改變目前的Jobname的。注意，ANSYS執(zhí)行中會(huì)在工作檔案中會(huì)產(chǎn)生許多檔案，這些檔案都是以當(dāng)時(shí)的Jobname為檔名，當(dāng)你用/FILNAME更改Jobname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

29、等）來儲(chǔ)存。你可以在/SHOW命令的第一個(gè)參數(shù)輸入格式名稱（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蚏ESUME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

30、Figure 5-3）。RESUME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01020304050607/PREP7/SOLU/POST1/POST26/OPTFINISH/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、/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5.3節(jié) ANSYS數(shù)學(xué)式12

31、9第5.3節(jié) ANSYS數(shù)學(xué)式ANSYS Expressions5.3.1 ANSYS數(shù)學(xué)式01020304050607080910111213141516X=A+B P=(R2+R1)/2 D=-B+(E*2)-(4*A*C) XYZ=(A<B)+Y*2 INC=A1+(31.4/9) M=(X2-X1)*2-(Y2-Y1)*2)/2PI=ACOS(-1) Z3=COS(2*THETA)-Z1*2R2=SQRT(ABS(R1-3)X=RAND(-24,R2) *AFUN,DEG THETA=ATAN(SQR

32、T(3) PHI=ATAN2(-SQRT(3),-1) *AFUN,RAD X249=NX(249) SLOPE=(KY(2)-KY(1)/(KX(2)-KX(1)以上都是符合ANSYS語法的命令，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

33、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，而是可以在程序的任何模塊內(nèi)。ANSYS的數(shù)學(xué)式基本上和FORTRAN的語法是非常類似的。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

34、解什么是有意義的組合。正式的定義請(qǐng)參考Ref. 20, Sec. 3.8 Parametric Expressions。接下來的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A，若A>=B則C的值等于B。第7、8個(gè)例子用到三角函數(shù)

35、，預(yù)設(shè)的角度單位是radian，（和FORTRAN一致）。第11個(gè)例子是使用*AFUN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

36、底線（_，underscore），有意義的長(zhǎng)度是8個(gè)字之內(nèi)，超過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的使用者來說也是很熟悉，但是若你從來沒學(xué)過FORTRAN則會(huì)有點(diǎn)陌生。最后兩個(gè)是邏輯運(yùn)算符號(hào)，當(dāng)兩個(gè)運(yùn)

37、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。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 Expressions。OperatorDescription+Addition-Subtraction*Multiplication/Division*Exponentiation<Less-than>Greater-thanFigure 5-4 ANSYS Operators5.3.4 ANSYS數(shù)學(xué)函數(shù)ABS(X)SQRT(X)SIN(X)TANH(X)SIGN(X,Y

38、)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 5-5 Frequently Used FORTRAN-Like FunctionsANSYS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ANSYS GET Functions，如Figure 5-6所示，我們將在下一小節(jié)討論。Figure 5

39、-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. 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 “*GET” FunctionsCoordinateID NumberDOF ResultsNX(N)NODE(X,Y,Z)UX(N)TEMP(N)ENDS(N)NY(N)KP(X,Y,Z)UY(N)PRES(N)VOLT(N)NZ(N)

40、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 Frequently Used ANSYS GET FunctionsFigure 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堑紻atabase去獲?。℅ET）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

41、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；流場(chǎng)分析包括壓力PRES，流速VX、VY、VZ，tubulence還包括ENKE（kinetic energy）及ENDS（kin

42、etic 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)135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)系統(tǒng)（global直角坐標(biāo)系統(tǒng)）所以并不覺得復(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

43、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)的說明許多取材自Ref. 19, Chapter 3. Coordinate Systems, 及 Chapter 4. Using Working Planes。5.4.2 Global

44、 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，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 Coo

45、rdinate 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方向。這五個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)都稱為Global 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, q, Z；如果是圓球坐標(biāo)的話，X, Y, Z必須解釋成R, q, f，依此類推。

46、當(dāng)你需要參照坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，若沒有指定，預(yù)設(shè)就是編號(hào)0號(hào)的直角坐標(biāo)系統(tǒng)。你目前用來建構(gòu)模型（Solid Model或Analysis Model）的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為Active CS。(5) Cylindrical (R,q,Y)(2) Spherical (R,q,f)(1) Cylindrical (R,q,Z)(0) Cartesian (X,Y,Z)Figure 5-7 Predefined Global Coordinate 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)雜的問題而言，F(xiàn)igure 5

47、-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L(zhǎng)ocal 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、Y、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

48、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)以后是用來儲(chǔ)存你自己定義的Local CS。6至10號(hào)目前沒有使用（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)，常常被用來作為一個(gè)臨時(shí)的Local CS。有關(guān)Working Pl

49、ane我們將在下一小節(jié)說明。IDDescription0Global Cartesian (X,Y,Z)1Global Cylindrical (R,q,Z)2Global Spherical (R,q,f)3(Reserved)4Working Plane5Global Cylindrical (R,q,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)，原來的用途是顯示在Graphics

50、 Window上做為交談式的圖形輸入（interactive 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)锳NSYS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移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)WP Sec. 5.4.9，所以常常被用來作為一個(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建構(gòu)model。有關(guān)WP更詳盡的說明，可以參閱Re

51、f. 19，Chapter 4. Using Working Planes。5.4.6 Use of Coordinate Systems前面提過不同場(chǎng)合下，我們常使用不同的CS。除了你目前用來建構(gòu)模型（Solid Model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

52、可以有自己的CS，但是預(yù)設(shè)的CS（請(qǐng)參考每一element的說明 Ref. 6）在大部分的情形下都能符合所需。Nodal CS如同每個(gè)element都會(huì)附著一個(gè)Element CS一樣，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contour的方式顯示在Graphics Window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，那樣子畫出來沒有很

53、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 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, THZXCLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL,

54、 THXY, THYZ, THZXCSWPLA, KCN, KCSCSLIST有了上一小節(jié)所解說的觀念以后，這一小節(jié)要介紹的是和CS Table有關(guān)的命令。LOCAL命令用來在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。C

55、SWPLA命令也是在CS Table中定義一個(gè)Local CS，此CS與目前的Working Plane一致。注意，以上三個(gè)命令（LOCAL，CLOCAL、及CSWPLA）除了定義新的CS外，同時(shí)以此CS作為Active CS。CSLIST命令是用來以文字方式列出CS Table的內(nèi)容。5.4.8 指定坐標(biāo)系統(tǒng)命令0102030405CSYS, KCNDSYS, KCNESYS, KCNRSYS, KCNNROTAT, NODE1, NODE2, NINC建立了一個(gè)CS Table，你就可以指定一個(gè)CS來做為Active CS、Element CS、Results CS、或Display CS

56、。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。NROTAT命令是用來轉(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)例子說明 本圖

57、片取材自Ref. 19, Sec. 3.4. Nodal Coordinate Systems，圖中XY代表global CS，而11代表一個(gè)local CS。(c) Parallel to global cylindrical CS(b) Parallel to a local cylindrical CS(a) Parallel to global cartesian CS (Default)Figure 5-9 Nodal Coordinate Systems Ref. 19, Sec. 3.45.4.9 Working Plane命令01020304WPCSYS, KCNWPOFFS,

58、 XOFF, YOFF, ZOFFWPROTA, THXY, THYZ, THZXWPLANE, X, Y, Z, XA, YA, ZA, XP, YP, ZP以上這些命令是用來移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)Working Plane的。WPCSYS命令是將目前的WP改變成與CS Table中的某一個(gè)CS一致。WPOFFS命令用來平移目前的WP。WPROTA命令可以旋轉(zhuǎn)目前的WP。WPLANE命令則是去重新定義目前的WP，X, Y, Z是原點(diǎn)，XA, YA, ZA用來定義X軸，XP, YP, ZP則用來定義Y軸。第5.5節(jié) 模型的組成組件及選擇141第5.5節(jié) 模型的組件及選擇Model Entities and Selections5.5.1 模型組件