adina后处理中如何定义柱坐标系或球坐标体系以及如何将直角坐标结果转换至柱坐标中?
在处理像圆柱或圆球等实体单元时,需要将直角坐标系下的计算结果转换到柱坐标系或球坐标体系中,在adina中如何操作呢?
一、熟悉整体直角坐标轴与柱坐标轴之间的转换关系
1.整体直角坐标轴的三轴分别为X、 Y
、Z,而柱坐标轴的三轴分别为R(半径)、THETA(YL正向到ZL的夹角)、XL(高度,相当于柱坐标的Z轴),球坐标轴的三轴分别为R(半径)、THETA(XL正向到YL的夹角)、PHI(ZL轴与R间的夹角)。
在整体直角坐标轴中的位移分量和应力分量名称很明确,如A-DISPLACEMENT、STRESS-XX分别代表X方向的位移与应力分量,其他类推。但在柱坐标轴或球坐标轴中, 1-DISPLACEMENT,
2-DISPLACEMENT, 3-DISPLACEMENT
代表三个轴R(径向)、THETA(环向)、XL(高度)或PHI的位移分量,STRESS-11, STRESS-22,
STRESS-33, STRESS-12, STRESS-13,
STRESS-23代表三个轴R(径向)、THETA(环向)、XL(高度)或PHI的应力分量。但是必须注意,当你定义了柱坐标轴或球坐标轴并激活时,STRAIN-12,
STRAIN-13, STRAIN-23仅仅表示工程应变而不是张量应变,工程应变为张量应变的0.5倍。
2. In order to activate this feature, you
set the coordinate system of the result control
dialog box to the number of the coordinate
system that you define. By
default, the coordinate system is 0 (the
global Cartesian system).
You access the transformed displacements
using variables 1-DISPLACEMENT, 2-DISPLACEMENT, 3-DISPLACEMENT,
and the transformed stresses using variables
STRESS-11, STRESS-22, STRESS-33, STRESS-12, STRESS-13,
STRESS-23.
The AUI evaluates the
transformed stress and strain variables from the
stresses and strains in the global system, as computed
by the solution program. Therefore the stresses
and strains must have been calculated in the
global system by the solution program.
The direction numbers in
the variable names 1-DISPLACEMENT, STRESS-11, STRESS-22, etc.
correspond to coordinate directions as shown in
the following table:
System type
Direction 1
Direction 2
Direction 3
Cartesian
XL
YL
ZL
Cylindrical
R
THETA
XL
Spherical
R
THETA
PHI
Thus, by default, STRESS-11 = STRESS-XX, STRESS-22
= STRESS-YY, etc.
3.柱坐标或球坐标与的卡尔坐标的具体对应关系详见《adina应用基础与实例详解》p56图3-1.
二、建立柱坐标系的途径有几种:
- 途径一:操作路径为list>value
list>zone>,点击result
control右边的带有“三个点”的按钮,进入定义坐标系对话框,再次点击coordinate
system 右边的带有“三个点”的按钮,点击add,type选为cylindrical,define
by有很多方式,用户根据实际情况选择,下面的内容会根据模型的不同而不同,为了说明问题,本例选为 origin and
direction vectors ,origin(局部坐标系原点在整体坐标中的位置)为0,0,0,vector
A(相当于柱坐标的Z轴)为 0,0,1,vector B
(为垂直于Z轴的平面内的一个矢量用来确定 R与THETA )为
0,-1,0. 同时注意柱坐标与的卡尔坐标的变换关系,本例柱坐标的R(半径)方向实际在整体卡尔坐标的XL-YL平面内。
-
途径二:建立柱坐标系。操作路径:definitions-->result
control ,点击coordinate system
右边的带有“三个点”的按钮,进入定义坐标系对话框,点击add,type选为cylindrical,define by 为 origin
and direction vectors ,其他内容同上。
三、建立柱坐标后,如何将直角坐标系下的计算结果转换到柱坐标系?
1.当你通过list>value
list>菜单列表显示柱坐标结果,或者通过display>band
plot菜单图像显示柱坐标结果时,均可预先在result
control中将直角坐标系数0设置为柱坐标数1。这样在图形显示或列表显示时程序会自动将整体直角坐标下的结果转换为柱坐标系统中的结果。
2.注意,不管用户建立多少个自定义坐标体系,ADINA原始计算结果均按整体坐标计算的。
四、实例验证
1.工程概况
http://forum.simwe.com/thread-1033402-1-1.html
下面主要从有限元计算和弹性力学手算两种途径验证圆形扩展基础悬挑根部负弯矩的符合性。下面很大工作量是关于如何获取弯矩,同样参考我的帖子
”
实体单体如何求弯矩、轴力
及剪力“http://forum.simwe.com/thread-1036143-1-1.html
2.ADINA计算结果
在ADINA中建模计算后,其悬挑根部一个单元(宽度为52.3)径向弯矩定义式为STRESS-M2=<STRESS-11>*(<Z-POSITION>-65),最终计算弯矩值为-8.9605E+05,则单位宽度径向弯矩为 -0.17E+05。
3.弹性力学计算结果
按弹性力学的轴对称圆形薄板小挠度弯曲的计算方法,可手算出悬挑根部单位宽度径向弯矩为-0.2E+05。由于弹性力学计算时采用了薄板假定,没有考虑剪切变形和薄膜力的影响,故计算结果稍微大于ADINA计算结果,整体上两者数量级比较接近。
其实用户也可用其他简单实例验证上面的内容。综上所述,成功将直角坐标系下的计算结果转换到柱坐标系中。
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